风气发电装置及风气发电装置多机并联矩阵系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电领域，具体而言，本实用新型涉及一种风气发电装置及风气发电装置多机并联矩阵系统。
【背景技术】
[0002]在当前自然资源愈发紧张的大环境下，合理利用新兴能源成为一种趋势。目前，不少科研力量及企业均致力于研宄对风能、太阳能等新兴能源的利用。其中，风力发电装置便是利用风能的产物。现有的风力发电装置通常经由风力推动风叶枢转从而带动发电机作切割磁感线运动来发电，这种方式虽然实现了风力资源的利用，但其却存在能量利用效率过低、发电稳定性差等局限及缺陷。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种风气发电装置及风气发电装置矩阵系统，其能够解决能量转化效率过低、发电稳定性差等问题。
[0004]根据本实用新型的一个方面，提供一种风气发电装置，其包括:风力传动部件，其能够枢转地将风力转化成机械力；被动辅助偏航部件，其用于被动地随着风向变化而辅助带动所述风力传动部件，使所述风力传动部件的轴线能够被调整至与风向对准；机械力传递部件，连接至所述风力传动部件，其用于将机械力从空中传递至地面；空气压缩部件，布置在地面并连接至所述机械力传递部件，其用于通过机械力压缩空气；储气部件，连接至所述空气压缩部件，其用于储存被压缩的空气；气动发电部件，通过阀门连接至所述储气部件，其用于通过被压缩的空气来发电；变桨辅助部件，其包括连接至所述储气部件的引流管道，由所述引流管道引出的被压缩的空气驱动的涡轮油泵及由所述涡轮油泵驱动的液压臂；所述液压臂用于带动所述风力传动部件变桨。
[0005]可选地，还包括冷量回收系统，其用于将所述气动发电部件发电后产生的低温废弃空气中所含的冷量用来冷却所述空气压缩部件排出的被压缩的空气。
[0006]可选地，所述被动偏航部件包括液压阻尼系统、偏航尾舵及翼舵；所述偏航尾舵及翼舵用于感测风向变化及带动所述风力传动部件；所述液压阻尼系统用于防止所述偏航尾舵及翼舵过度偏航。
[0007]可选地，所述机械力传递部件包括:第一传动轴、第一锥齿轮组件、第二传动轴、第二锥齿轮组件；其中，所述第一传动轴连接至所述风力传动部件并能够随着风力传动部件枢转以传递机械力；所述第一锥齿轮组件能够枢转地连接所述第一传动轴及所述第二传动轴，以用于变向传递机械力；所述第二锥齿轮组件能够枢转地连接所述第二传动轴及所述空气压缩部件，以用于变向传递机械力。
[0008]可选地，所述第二传动轴为铰接式扭力传动杆。
[0009]可选地，所述第二传动轴为铰接式套管。
[0010]可选地，所述第一锥齿轮组件用于将沿水平轴线枢转的机械力变向成沿垂直轴线枢转的机械力；所述第二锥齿轮组件用于将沿垂直轴线枢转的机械力变向成沿水平轴线枢转的机械力。
[0011]可选地，所述风力传动部件包括:轮毂，其连接所述第一传动轴；风叶，其从所述轮毂上径向地延伸且能够关于所述轮毂枢转。
[0012]可选地，所述空气压缩部件包括具有三级或四级压气过程的低速高压空气压缩机。
[0013]可选地，所述储气部件包括二级受压的高压暂储罐。
[0014]可选地，所述储气部件还包括空气调节箱，其布置在所述高压暂储罐和所述气动发电部件之间。
[0015]可选地，所述高压暂储罐外表面布置有薄膜太阳能面板，其用于吸收太阳能并转化为辅助动力源。
[0016]可选地，所述气动发电部件包括膨胀机及发电机，所述膨胀机具有亚音速叶片；所述膨胀机能够通过被压缩的空气来驱动所述发电机，所述发电机用于发电。
[0017]根据本实用新型的另一个方面，还提供一种风气发电装置的多机并联矩阵系统，其包括多台并联布置的如前所述的风气发电装置。
[0018]可选地，多台所述风气发电装置的台数与所述气动发电部件的总数的比值小于或等于1:1。
[0019]可选地，多台所述风气发电装置共用同一个气动发电部件；多台所述风气发电装置将各自的所述储气部件中储存的被压缩的空气通过管路输送至公共空气调节箱，所述公共空气调节箱连接至同一个所述气动发电部件
[0020]根据本实用新型的风气发电装置，一方面，先将风力转化为机械力，再应用机械力来压缩空气，并最终通过压缩空气进行发电。此种发电模式对风力质量的需求大大降低，使得只要有风存在便能够使对应的设备动作来压缩空气从而发电。如此使得此套设备对风资源的利用效率相比于现有的风力发电装置大大提高，而不会存在现有的风力发电装置中对风速过高或过低的风资源均无法利用的窘境。另一方面，通过储气部件在整套风气发电装置中的调节作用，使得被压缩的空气能够稳定地驱动发电机工作，保持恒定的电流，从而直接产生交流电供电网使用。这样可以保证产生高质量的电能，有效地改善了现有风力发电装置中完全依靠风资源自身好坏来决定发电稳定性的现状；同时，基于储气部件的储存作用，使其还能保留部分被压缩的空气供电网调峰应急使用。再一方面，通过机械力传递部件将机械力传递至地面来进行空气压缩和气动发电动作，使得风气发电装置在空中的机舱的负载大大降低，实现高空轻载化，使之能够配套使用被动辅助偏航部件，同时避免了在现有的风力发电装置中需要进行高空维护操作或高空装卸设备的缺点，大大提高了设备维护的便利性。根据本实用新型的风气发电装置多机并联矩阵系统，除具有上述优点外，还能够使系统内的全部风气发电装置共用公共空气调节箱及气动发电部件，从而在整合发电效率的同时还降低了设备成本。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的风气发电装置的一个实施例的示意图；
[0022]图2是本实用新型的多机并联矩阵系统的一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0023]如图1示出了本实用新型的风气发电装置的一个实施例。其包括塔筒620及置于塔筒620上的机舱610。在机舱610的一端布置有轮毂120，从轮毂120上径向地延伸出三根风叶110，在风力的作用下，风叶110将带动轮毂120枢转。其中，应当知道的是，风叶的数量并不一定为三根，其可根据实际情况来设计。机舱610远离叶片110的一侧设有被动辅助偏航部件，被动辅助偏航部件包括偏航尾舵710、翼舵720、偏航辅助蓄电池730及液压阻尼系统740。其中偏航尾舵710及翼舵720用于感测风向变化及被动地随着风向变化而带动机舱610、轮毂210及叶片110转动，从而使这些部件的轴线能够实时地被调整至与风向对准，以达到最好的风力利用状态。然而，当风力过大时，由于惯性可能会导致出现过度转动。此时，配备的液压阻尼系统740能够制动机舱610、轮毂210及叶片110，以实现更准确的偏航效果。值得注意的是，当风力变化处于极端工况时，也可辅以电机来推动风力传动部件，从而有效控制偏航。尽管某些情况下可能需要电机辅助，但由于被动辅助偏航部件的存在，起辅助作用的电机也只需要少量的电能供应即可完成偏航动作，这些电能由风气发电装置自身所配置的偏航辅助蓄电池730 (例如，布置在塔筒内)即可满足供应。因此，此套被动辅助偏航部件的应用大大简化了机舱内的强电系统，甚至在大部分情况下无需用到强电。综上，其大幅度降低了偏航系统的成本。然而，由于现有技术中的风力传动部件、机舱及其内设部件重量很大，无法由被动辅助偏航部件推动，因而无法应用此套偏航系统。只有在基于本实用新型已大大减轻空中机舱的载荷的前提下，才能够真正应用此被动辅助偏航部件。另外，从轮毂120布置在机舱610内的一侧延伸出第一传动轴210，其能够随着轮毂120枢转而枢转。轮毂120连接至第一锥齿轮组件220，该第一锥齿轮组220件包括两个相互配合的锥齿轮，其中一个锥齿轮连接至第一传动轴210，从而随着第一传动轴210枢转而枢转；另一个锥齿轮则连接至第二传动轴230，以带动第二传动轴230枢转。第一锥齿轮组件220的两个锥齿轮基本垂直地相互啮合，从而能够将沿水平轴线的枢转运动转换成沿垂直轴线的枢转运动，也即经此部件将风力转化而成的机械力传递至地面。其中，第二传动轴230上可为铰接式扭力传动杆，其上可设有多个万向节231，以适于传递扭力；可选地，第二传动轴230也可为铰接式套管。此外，第二传动轴230的另一端将连接至第二锥齿轮组件240。第二锥齿轮组件240同样包括一对相互配合的锥齿轮，其中一个锥齿轮经由第二传动轴230带动而枢转，另一个锥齿轮则连接至空气压缩机310的动力输入部件。第二锥齿轮组件240的两个锥齿轮基本垂直地相互啮合，从而能够将沿垂直轴线的枢转运动转换成沿水平轴线的枢转运动，也即经此部件将传递至地面的机械力作为动力提供给布置在地面空气压缩机310 (例如，布置在塔筒620的底部)。值得注意的是，此处的给空气压缩机310为具有三级或四级压气过程的低速高压空气压缩机。这使得无论传递来的机械力很大或很小，该压缩机都能够被驱动从而压缩空气。这对应地使得本实用新型的风气发电装置的风力应用范围大大增加，无论是很小的风速推动风叶110并最终带动传动杆缓慢地枢转，或是很大的风速推动风叶I1并最终带动传动杆迅速地枢转，其都能够形成驱动该低速高压空气压缩机310的机械力，并最终对空气进行压缩。由此大大提高了此套风气发电装置设备的能量利用效率，空气压缩机310在地面的布置同样也大大减小了对机舱610的承载能力要求。此后，空气压缩机310将被压缩的空气传递至连接于其后的高压暂储罐410。此处的高压暂储罐410具有二级受压结构，其起到分级暂储被压缩空气的作用，例如将被压缩的空气再次细分为多种不同压强来进行储存。其进而起到使随后的发电步骤具有更稳定动力的作用，即，在当前空气压缩量较大时，可以将部分压缩空气储存在高压暂储罐410中，避免后续的发电步骤受到冲击；而在当前空气压缩量较小时，则将高压暂储罐410中储存在压缩空气补充使用，以免后续的发电步骤产生发电不稳定的现象。应用时，使压缩空气先