一种利用弹簧储能的风力发电装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101968038A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101968038A(43)申请公布日2011.02.09(21)申请号200910112245.2(22)申请日2009.07.27(71)申请人陈黎平地址350200福建省长乐市吴航镇东鳌花园9-705(72)发明人陈黎平(51)Int.Cl.F03D11/00(2006.01)F03D9/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种利用弹簧储能的风力发电装置(57)摘要本发明涉及一种风力发电装置，它使用弹簧存储风能，多个弹簧储能模块根据负载要求共同提供压力能驱动发电机发电。多个弹簧储能模块由差动齿轮箱(组)连接在一起，通过从弱到强的逐级压缩直接存储输入的机械能，替代蓄电池的储能作用。差动齿轮箱的特征是：提供一个输入轴、若干个级联中间轴和若干个输出轴，输入轴连接风轮机械转动；级联中间轴即是下一级差动齿轮箱的输入轴；输出轴连接弹簧储能模块；输入轴的能量传递给输出轴进行弹簧储能的同时，能将剩余的机械能传递给级联轴。每个弹簧储能模块驱动一个液压油泵，多个液压油泵并联，再串联恒压阀、储压缸、液压调速阀，依据负荷大小释放弹簧能驱动液压马达带动发电机产生稳定的功率输出。CN109683ACN101968038A权利要求书1/1页1.一种组合多组弹簧的储能装置，利用多组弹簧共同存储输入的机械能，其特征是：多组弹簧通过差动齿轮箱(组)连接在一起，从弱到强地压缩各组具有不同弹性系数的弹簧。2.根据权利要求1所述的差动齿轮箱，其特征是：提供一个输入轴、若干个级联中间轴和若干个输出轴，输入轴可以连接风力机械转动输入；级联中间轴即是下一级差动齿轮箱的输入轴；每个输出轴连接一个弹簧储能模块；输入轴的能量传递给输出轴进行弹簧储能的同时，根据弹簧储能模块尚能存储的能量的大小，决定传递给级联轴的机械能大小。3.一种风能-电能装换装置，将风能转换为电能输出，其特征是：在风能到电能转换过程中，增加了一个机械能存储和释放过程，即风能先转换为权利要求1所述的弹簧储能装置存储的弹簧能，再依据负荷大小释放弹簧能驱动液压马达发电。4.根据权利要求3所述的风能-电能装换装置，其特征是：每个权利要求1所述的弹簧储能装置驱动一个柱塞油泵，多个柱塞油泵并联，再串联恒压阀、储压缸、调速液压阀和液压马达、发电机。2CN101968038A说明书1/3页一种利用弹簧储能的风力发电装置技术领域[0001]本发明涉及一种用于风力发电的机械装置，它使用多级模块化的弹簧储能单元进行风能的存储并进行电能的转换。背景技术[0002]风力发电机组根据发电功率规模可分为小型水平轴和大型风力发电机组等类型。在我国，目前以小功率的单机为主，其储能系统依赖传统的蓄电池，潜在严重的污染环境问题，且回收成本较高；而大型风力发电机组方面的关键技术目前尚掌握在少数发达国家手中，进口设备成本较高。从原理上讲，大型风力发电机组通常由两大部分组成：气动机械部分和电气部分，气动机械部分通过风轮、低速轴、增速齿轮箱、高速轴等装置将风能转换为机械能，以驱动发电机转子；电气部分包括异步发电机、电力电子变频器和变压器等，将机械能再转换为频率恒定的电能，其间风能的存储也是通过使用蓄电池存储转换之后的电能来实现的。发明内容[0003]本发明由两个部分组成：模块化的多级弹簧储能装置，以及用于风力发电时风能-弹簧能-电能转换装置。这些装置在弱风情况下就可以通过逐级压缩多个弹簧储能单元来存储风能，替代传统的蓄电池储能；每个弹簧储能单元可以按照不同的弹性系数进行设置，随着风速的提高，通过级联多个储能单元满足不同的储能功率要求。在无风时，由多个级联的弹簧储能单元共同提供压力能驱动发电机。[0004]在弹簧储能装置上要解决的技术问题是：弹簧储能装置的模块化以及机械能的分级存储。为提高弹簧的储能容量，目前公知的方案为多个弹簧的并联或串联，本发明提供一种模块化的弹簧储能单元，以级联的方式存储能量。用于风力发电的风能-弹簧能-电能转换装置要解决的技术问题是：无需配备变频调频设备的情况下，无论风速如何变化，都可以捕捉到风能并储存到多个弹簧储能单元中，并能根据电网负荷的变化进行发电机的自动调速。[0005]模块化多级弹簧储能装置解决其技术问题所采用的技术方案如下。一个储能单元由一个差动齿轮组和一个弹簧储能模块组成；差动齿轮组提供三个标准的接口：输入轴、输出轴和级联中间轴。输入轴将扭矩均匀地传给输出轴和级联中间轴，输出轴连接弹簧储能模块，存储输出轴的机械能；级联中间轴用于连接另一个储能单元的输入轴。差动齿轮组根据输出轴的负载差异(弹簧储能模块尚余的存储容量)，将输入的机械能通过输入轴/级联中间轴实现由弱到强的逐级传递。若