風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。明確地說，本發(fā)明涉及一種這樣的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可通過使用風(fēng)力來利用電力與熱力兩種方式產(chǎn)生電力，可根據(jù)電力需求而控制所產(chǎn)生的電力，且可有效地利用風(fēng)能。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，使用可再生能源的發(fā)電系統(tǒng)已引起為人所注意。作為這些發(fā)電系統(tǒng)之一，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)已為人所知，其中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)使用發(fā)電機(jī)而將風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換為電能。此外，最近，已提出風(fēng)力熱力發(fā)電系統(tǒng)，其中，由發(fā)熱機(jī)將風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換為熱能，且熱能轉(zhuǎn)換為電能，發(fā)熱機(jī)通過感應(yīng)加熱(渦流)而發(fā)熱，(例如，參見第2011-102576號(hào)日本專利特開(專利文獻(xiàn)I)和第2012-43728號(hào)日本專利特開(專利文獻(xiàn)2))。
[0003]此外，舉例來說，第2003-120505號(hào)日本專利特開(專利文獻(xiàn)3)和第2004-63930號(hào)日本專利特開(專利文獻(xiàn)4)提出一種改進(jìn)發(fā)電效率的技術(shù)和一種在使用可再生能源的發(fā)電系統(tǒng)中有效地利用所產(chǎn)生的電力的技術(shù)。專利文獻(xiàn)3提出通過以下方式來提高風(fēng)力發(fā)電裝置的效率的技術(shù):在風(fēng)力發(fā)電裝置中，使用因發(fā)電機(jī)(該發(fā)電機(jī)經(jīng)由軸聯(lián)接到風(fēng)車)的損耗所致的余熱來驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，且從發(fā)電機(jī)(該發(fā)電機(jī)經(jīng)由軸而聯(lián)接到渦輪機(jī))回收電力作為所產(chǎn)生的電力。另一方面，專利文獻(xiàn)4提出一種按以下方式在使用自然能源的發(fā)電系統(tǒng)中將所產(chǎn)生的電力有效地用作熱能的技術(shù):發(fā)電裝置(光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電)所產(chǎn)生的過量電力由熱電主體轉(zhuǎn)換為熱，且熱量蓄積在集熱裝置(電熱水器)中。
[0004]引用文獻(xiàn)列表
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:第2011-102576號(hào)日本專利特開
[0007]專利文獻(xiàn)2:第2012-43728號(hào)日本專利特開
[0008]專利文獻(xiàn)3:第2003-120505號(hào)日本專利特開
[0009]專利文獻(xiàn)4:第2004-63930號(hào)日本專利特開

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題
[0011]此風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)將作為一種自然現(xiàn)象的風(fēng)用作動(dòng)力源，因此無法穩(wěn)定地產(chǎn)生電力。此外，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的電力與電力需求無關(guān)，因此無法根據(jù)電力需求來控制所產(chǎn)生的電力。也就是說，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有諸多缺點(diǎn)，以至于在高電力需求時(shí)無法產(chǎn)生電力，因此無法進(jìn)行供應(yīng)，而在低電力需求時(shí)，由于所產(chǎn)生的電力量超過需求而產(chǎn)生過量電力。因此，需要備用系統(tǒng)以在電力系統(tǒng)中維持需求與供應(yīng)之間的平衡，且此備用系統(tǒng)的實(shí)例如下:過量電力存儲(chǔ)在蓄電池中，且在電力短缺的情況下從蓄電池供應(yīng);通過將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與火力發(fā)電設(shè)施結(jié)合來調(diào)整所產(chǎn)生的電力的波動(dòng)。然而，蓄電池價(jià)格高昂，因此經(jīng)濟(jì)性不高。另一方面，火力發(fā)電設(shè)施需要始終待用，以使得火力發(fā)電設(shè)施可立即啟動(dòng)，且在待用期間消耗煤炭且排放CO2。
[0012]專利文獻(xiàn)I和2中的每一個(gè)中所描述的風(fēng)力熱力發(fā)電系統(tǒng)能夠在蓄熱器中蓄積發(fā)熱機(jī)所產(chǎn)生的熱量，且能夠使用熱量來產(chǎn)生電力。因此，可在沒有昂貴蓄電池的情況下根據(jù)電力需求供應(yīng)電力。然而，此風(fēng)力熱力發(fā)電系統(tǒng)將風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換為熱能，接著將熱能轉(zhuǎn)換為電能，因此，相比風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)能量直接轉(zhuǎn)換為電能的常規(guī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其發(fā)電效率較低。此外，必須從頭開始設(shè)計(jì)其中所包含的發(fā)電機(jī)，這可導(dǎo)致成本的增加。
[0013]另一方面，第2003-120505號(hào)日本專利特開中所描述的技術(shù)針對(duì)于通過以下方式來提高風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電效率:使用因發(fā)電機(jī)的損耗所致的余熱來產(chǎn)生電力且回收所產(chǎn)生的電力。此外，第2004-63930號(hào)日本專利特開中所描述的技術(shù)針對(duì)于通過以下方式來將所產(chǎn)生的電力有效地用作熱能:將按照慣例傾卸的過量電力轉(zhuǎn)換為熱量、存儲(chǔ)熱量且將其作為熱利用。然而，這些技術(shù)都沒有實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電力供應(yīng)，且都沒有促成電力系統(tǒng)中的穩(wěn)定化。
[0014]已根據(jù)上文所述的情況而做出本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)在于提供一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可通過使用風(fēng)力來利用電力與熱量?jī)煞N方式產(chǎn)生電力，可根據(jù)電力需求而控制所產(chǎn)生的電力，且可有效地利用風(fēng)能。
[0015]問題的解決方案
[0016]本申請(qǐng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包含風(fēng)車、感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)、電力轉(zhuǎn)換裝置、熱介質(zhì)流通結(jié)構(gòu)、蓄熱器、熱力發(fā)電機(jī)以及電樞控制單元。感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)聯(lián)接到風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)軸。電力轉(zhuǎn)換裝置被構(gòu)造成將勵(lì)磁電流供應(yīng)到感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)。熱介質(zhì)流通結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成使得熱介質(zhì)得以流通，以接收由所述感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)產(chǎn)生的熱量。蓄熱器被構(gòu)造成對(duì)在所述熱介質(zhì)流通結(jié)構(gòu)中流通的所述熱介質(zhì)的熱量進(jìn)行蓄積。熱力發(fā)電機(jī)被構(gòu)造成將所述蓄熱器中所蓄積的所述熱介質(zhì)的熱量轉(zhuǎn)換為電力。電樞控制單元被構(gòu)造成根據(jù)電力系統(tǒng)的電力需求來控制勵(lì)磁電流。電樞控制單元被構(gòu)造成執(zhí)行發(fā)電模式控制和發(fā)熱模式控制中的一者或兩者，在所述發(fā)電模式控制中，通過如下控制來使得所述感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行工作:將來自所述電力系統(tǒng)的無功電流作為所述勵(lì)磁電流進(jìn)行供應(yīng);在所述發(fā)熱模式控制中，通過如下控制來使得所述感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)作為發(fā)熱機(jī)進(jìn)行工作:將轉(zhuǎn)矩電流作為所述勵(lì)磁電流進(jìn)行供應(yīng)，所述轉(zhuǎn)矩電流導(dǎo)致產(chǎn)生負(fù)載轉(zhuǎn)矩的滑移。
[0017]本發(fā)明的有利效果
[0018]風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可通過使用風(fēng)力來利用電力與熱量?jī)煞N方式產(chǎn)生電力，可根據(jù)電力需求而控制將產(chǎn)生的電力，且可有效地利用風(fēng)能。
【附圖說明】
[0019]圖1是示出本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的示例性整體構(gòu)造的示意圖。
[0020]圖2是示出第一實(shí)施例中的感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)的示例性構(gòu)造的示意圖。
[0021 ]圖3是示出電樞中的電樞線圈的示例性連接的說明圖。
[0022]圖4是示出在感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)作為發(fā)電機(jī)來操作的情況下的示例性勵(lì)磁電流的說明圖。
[0023]圖5是示出在感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)作為發(fā)電機(jī)與發(fā)熱機(jī)兩者來操作的情況下的示例性勵(lì)磁電流的說明圖。
[0024]圖6是示出修改I中的場(chǎng)磁體的構(gòu)造的示意圖。
[0025]圖7是示出典型感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)的示例性速度-轉(zhuǎn)矩特性的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明者設(shè)想在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中使用現(xiàn)有感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)(感應(yīng)發(fā)電機(jī))，且設(shè)計(jì)感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)的勵(lì)磁方法，以便將一個(gè)感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)作為正常發(fā)電機(jī)和發(fā)熱機(jī)來操作?；诖死砟睿景l(fā)明者發(fā)現(xiàn)可根據(jù)電力需求來控制將產(chǎn)生的電力，且可通過根據(jù)電力需求將感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)用作發(fā)電機(jī)或發(fā)熱機(jī)來最有效地利用風(fēng)能，因此完成本申請(qǐng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
[0027]【本發(fā)明的實(shí)施例的描述】
[0028]首先，列舉且描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0029](I)根據(jù)實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包含:風(fēng)車;感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī);電力轉(zhuǎn)換裝置;熱介質(zhì)流通結(jié)構(gòu);蓄熱器;熱力發(fā)電機(jī)；以及電樞控制單元。感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)聯(lián)接到風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)軸。電力轉(zhuǎn)換裝置被構(gòu)造成將勵(lì)磁電流供應(yīng)到感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)。熱介質(zhì)流通結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成使得熱介質(zhì)得以流通，以接收由所述感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)產(chǎn)生的熱量。蓄熱器被構(gòu)造成對(duì)在所述熱介質(zhì)流通結(jié)構(gòu)中流通的所述熱介質(zhì)的熱量進(jìn)行蓄積。熱力發(fā)電機(jī)被構(gòu)造成將所述蓄熱器中所蓄積的所述熱介質(zhì)的熱量轉(zhuǎn)換為電力。電樞控制單元被構(gòu)造成根據(jù)電力系統(tǒng)的電力需求來控制勵(lì)磁電流。電樞控制單元被構(gòu)造成執(zhí)行發(fā)電模式控制和發(fā)熱模式控制中的一者或兩者，在所述發(fā)電模式控制中，通過如下控制來使得所述感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行工作:將來自所述電力系統(tǒng)的無功電流作為所述勵(lì)磁電流進(jìn)行供應(yīng);在所述發(fā)熱模式控制中，通過如下控制來使得所述感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)作為發(fā)熱機(jī)進(jìn)行工作:將轉(zhuǎn)矩電流作為所述勵(lì)磁電流進(jìn)行供應(yīng)，所述轉(zhuǎn)矩電流導(dǎo)致產(chǎn)生負(fù)載轉(zhuǎn)矩的滑移。
[0030]根據(jù)該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)可通過電樞控制單元作為發(fā)電機(jī)、發(fā)熱機(jī)或兩者來操作，進(jìn)而獲得穩(wěn)定的電力供應(yīng)。舉例來說，當(dāng)電力系統(tǒng)的電力需求處于峰值且風(fēng)車通過接收風(fēng)力來旋轉(zhuǎn)時(shí)，感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)作為正常發(fā)電機(jī)來操作，進(jìn)而電力可從感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)供應(yīng)。通過將感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)作為發(fā)電機(jī)來操作，如同常規(guī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中所使用的感應(yīng)發(fā)電機(jī)，風(fēng)車的旋轉(zhuǎn)能量直接轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)而相比風(fēng)力熱力發(fā)電系統(tǒng)，獲得較高發(fā)電效率和較大量的所產(chǎn)生的電力。另一方面，當(dāng)電力系統(tǒng)的電力需求處于非峰值且風(fēng)車通過接收風(fēng)力來旋轉(zhuǎn)時(shí)，感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)作為發(fā)熱機(jī)來操作，結(jié)果是感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)所產(chǎn)生的熱量可經(jīng)由熱介質(zhì)流通結(jié)構(gòu)而蓄積在蓄熱器中。
[0031 ]此處，在該實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，流至感應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)(感應(yīng)發(fā)電機(jī))的勵(lì)磁電流以