23处，储气离合执行器21受风机主体部I的控制器19控制，用于控制储气离合器24的接合或断离动作；储气离合器24断离状态下，储气主轴22上的储气驱动轮23与风机主轴12上的风机驱动轮13脱离，反之，储气离合器24在接合状态下，储气主轴22上的储气驱动轮23与风机主轴12上的风机驱动轮13相啮合。若风机主体部I的机舱足够大，储气罐28可以考虑放置在风机主体部I的机舱内，若风机主体部I的机舱紧凑，那么储气罐28无法置于机舱内部，此时可以考虑将储气罐28固定在机舱外部(例如塔架或地面)，无论储气罐28放置在哪个位置，均应保证储气管线26和储气罐28之间形成密封连接。在储气管线26上设有截止阀27 (也可以在储气罐28进口处设置相应阀门代替)，该截止阀27的启/闭动作受风机主体部I的控制器19控制。
[0020]储能转换部3主要由依次连接在一起的释气管线36、释气马达35和释气主轴22组成。释气管线36密封连接在气体储能部2的储气罐28的出口处，在释气管线36上设有截止阀37 (也可以在储气罐28出口处设置相应阀门代替)，该截止阀37的启/闭动作受风机主体部I的控制器19控制。释气马达35和释气主轴32设置在上述风机主体部I的机舱内；在释气主轴32上设有释气驱动轮33 (即齿轮或摩擦轮；应匹配风机主体部I的风机驱动轮13)和释气离合器34，释气驱动轮33与风机主轴12的风机驱动轮13在位置上相对应，释气离合器34的离合执行器(即释气离合执行器31)对应在释气驱动轮33处，释气离合执行器31受风机主体部I的控制器19控制，用于控制释气离合器34的接合或断离动作；释气离合器34在断离状态下，释气主轴32上的释气驱动轮33与风机主轴12上的风机驱动轮13脱离，反之，释气离合器34在接合状态下，释气主轴32上的释气驱动轮33与风机主轴12上的风机驱动轮13相啮合。
[0021]本发明的风机主体部1、气体储能部2和储能转换部3在风机主体部I的控制器19 (也可以单设总的控制器，但这将在一定程度上增大设置成本和难度)的控制下，实现风机主体部I自行运行发电，或实现风机主体部I空转并带动气体储能部2进行压缩空气储能，亦或实现储能转换部3利用气体储能部2所储压缩空气带动风机主体部I进行运行发电。具体的，当风机主体部I的风速测量仪17检测到的自然界风能风速为正常风速状态(即适宜风力发电机运行的风速，2.5?17 m/s)时，风机主体部I的控制器19控制风机离合器14为接合状态，同时控制气体储能部2和储能转换部3与风机主体部I脱机(即空气压缩机25和释气马达35停机，储气管线26上的截止阀27和释气管线36上的截止阀37关闭)，即此时的风机主体部I与传统风力发电机无异，依靠风能进行发电；当风机主体部I的风速测量仪17检测到的自然界风能风速处于较高风速状态(即风速> 17 m/s)时，风机主体部I的控制器19控制风机离合器14为断离状态(即风轮11与增速器15脱机旋转)，同时通过储气离合执行器21控制储气离合器24为接合状态，并控制储气管线26上的截止阀27打开，此时的储气驱动轮23与风机主体部I的风机驱动轮23啮合，空转的风机主体部I通过储气驱动轮23驱动空气压缩机25启动，进而以无任何电力损耗即可实现压缩空气储能；当风机主体部I的风速测量仪17检测到的自然界风能风速处于较低风速状态(即风速< 2.5 m/s)时，风机主体部I的控制器19通过储气离合执行器21控制储气离合器24为断离状态(此时的储气驱动轮23与风机驱动轮13脱开)、并控制储气管线26上的截止阀27关闭，同时，通过释气离合执行器31控制释气离合器34为接合状态、控制释气管线36上的截止阀37打开、控制风机主体部I的风机离合器14为接合状态，此时的释气驱动轮33与风机主体部I的风机驱动轮13相啮合，释气马达35输出的旋转动力作用在风机主轴12上，驱动增速器15做功，实现发电机16正常运行发电。本发明的这三种状态随着风能的波动变化而进行不同的切换，进而保障风力发电机无需跟随风能的波动性和间歇性，使风力发电机的运行实现良好的稳定性、安全性和连续性。
[0022]上述具体技术方案仅用以说明本发明，而非对其限制。尽管参照上述具体技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对上述具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种压缩空气储能式微小型风力发电机，包括风机主体部(I )、气体储能部(2)和储能转换部(3);所述风机主体部(I)主要由风轮(11)、风机主轴(12)和发电机(16)组成，其特征在于:所述风轮(11)和发电机(16)之间的风机主轴(12)上设有风机驱动轮(13)和风机离合器(14);所述气体储能部(2)主要由依次连接在一起的储气主轴(22)、空气压缩机(25 )、储气管线(26 )和储气罐(28 )组成，所述储气主轴(22 )上设有储气驱动轮(23 )和储气离合器(24)，所述储气驱动轮(23)与风机主体部(I)的风机驱动轮(23)相对应；所述储能转换部(3 )主要由依次连接在一起的释气管线(36 )、释气马达(35 )和释气主轴(32 )组成，所述释气管线(36 )连接在气体储能部(2 )的储气罐(28 )上，所述释气主轴(32 )上设有释气驱动轮(33)和释气离合器(34)，所述释气驱动轮(33)与风机主体部(I)的风机驱动轮(13)相对应；所述风机主体部(1)、气体储能部(2)和储能转换部(3)在控制器的控制下，实现风机主体部(I)自行运行发电，或实现风机主体部(I)空转并带动气体储能部(2 )进行压缩空气储能，亦或实现储能转换部(3)利用气体储能部(2)所储压缩空气带动风机主体部(I)进行运行发电。
2.根据权利要求1所述压缩空气储能式微小型风力发电机，其特征在于:所述气体储能部(2)还包括有储气离合执行器(21);所述储气离合执行器(21)在控制器的控制下实现对储气离合器(24)接合/断离动作的控制。
3.根据权利要求1或2所述压缩空气储能式微小型风力发电机，其特征在于:所述气体储能部(2 )的储气管线(26 )上设有截止阀(27 )。
4.根据权利要求1所述压缩空气储能式微小型风力发电机，其特征在于:所述储能转换部(3)还包括有释气离合执行器(31);所述释气离合执行器(31)在控制器的控制下实现对释气离合器(34)接合/断离动作的控制。
5.根据权利要求1或4所述压缩空气储能式微小型风力发电机，其特征在于:所述储能转换部(3 )的释气管线(36 )上设有截止阀(37 )。
6.根据权利要求1所述压缩空气储能式微小型风力发电机，其特征在于:所述风机主体部(I)的风机驱动轮(13)、气体储能部(2)的储气驱动轮(23)和储能转换部(3)的释气驱动轮(33)为齿轮，亦或为摩擦轮。
【专利摘要】一种压缩空气储能式微小型风力发电机，包括风机主体部、气体储能部和储能转换部；风机主体部的风轮和发电机之间的风机主轴上设有风机驱动轮和风机离合器；气体储能部主要由依次连接在一起的储气主轴、空气压缩机、储气管线和储气罐组成，储气主轴上设有储气驱动轮和储气离合器，储气驱动轮对应风机驱动轮；储能转换部主要由依次连接在一起的释气管线、释气马达和释气主轴组成，释气管线连接在储气罐上，释气主轴上设有释气驱动轮和释气离合器，释气驱动轮对应风机驱动轮；风机主体部、气体储能部和储能转换部在控制器控制下，实现风机主体部自行发电、或风机主体部带动气体储能部运行储能、或储能转换部带动风机主体部发电的三种状态。
【IPC分类】F03D7-04, F03D9-02
【公开号】CN104632543
【申请号】CN201410770047
【发明人】周伶俐, 钟成明, 冷进明, 冯斌, 陈丽华, 丁丽芳, 唐渝萍
【申请人】东方电气集团东方汽轮机有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月15日