一種垂直軸空氣壓縮儲能式空氣動力發電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及風力發電領域，特別是涉及一種垂直軸空氣壓縮儲能式空氣動力發電系統。
【背景技術】
[0002]在風力發電技術領域，均采用由波動的風力直接驅動發電機的方式發電，盡管風機結構和發電機有很大改進，但風力本身固有的弊病限制了風力發電事業的進一步發展。因為不同地區不同季節不同時段風力差別很大。風本身的隨機性波動和不可控性變化給風力發電造成很多困難，如經常出現棄風現象，浪費風力資源;或風電并網時易造成電網電壓波動而影響正常供電。另外水平軸風葉式的系統結構，在占地、建設、造價、維護上也有諸多困難，都直接影響風力發電事業的發展。
[0003]由此可見，上述現有的風力發電系統在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創設一種可以克服風力本身的隨機性波動和不可控性變化的缺陷并可全天候、全風況下發電的發電系統成為當前業界極需改進的目標。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種可以克服風力本身的隨機性波動和不可控性變化的缺陷并可全天候、全風況下發電的發電系統。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]一種垂直軸空氣壓縮儲能式空氣動力發電系統，包括垂直軸風力驅動單元、空氣壓縮單元、儲壓發電單元;所述垂直軸風力驅動單元的垂直軸與空氣壓縮單元相連，驅動所述空氣壓縮單元將空氣進行壓縮;所述儲壓發電單元包括儲能壓縮空氣罐及空氣動力發電機;所述空氣壓縮單元與儲能壓縮空氣罐連接，儲能壓縮空氣罐與空氣動力發電機連接。
[0007]進一步地，所述垂直軸風力驅動單元包括多級風力渦輪機;所述多級風力渦輪機包括上下排列的多個單級渦輪機;所述單級渦輪機包括垂直軸及套在垂直軸上的渦輪葉片，各單級渦輪機的垂直軸之間依次聯接。
[0008]進一步地，所述垂直軸風力驅動單元還包括支架、集風屏及導風排;所述多級風力渦輪機安裝在支架內，集風屛安裝在支架上，向外伸出，導風排安裝在集風屛與多級風力渦輪機之間，相鄰導風排之間形成導風腔，把風引向多級風力渦輪機。
[0009]進一步地，所述空氣壓縮單元包括蝸輪蝸桿增速轉向器及與所述蝸輪蝸桿增速轉向器連接的空氣壓縮機。
[0010]進一步地，所述儲壓發電單元中的空氣動力發電機包括渦扇渦輪增壓器及與所述渦扇渦輪增壓器連接的發電機。
[0011]進一步地，所述渦扇渦輪增壓器余氣的出氣端與空氣壓縮單元的進氣端通過管道連通。
[0012]進一步地，所述儲壓發電單元還包括空氣干燥機，所述空氣干燥機連接在儲能壓縮空氣罐與空氣動力發電機之間。
[0013]進一步地，所述空氣壓縮單元包括多臺空氣壓縮機，所述儲壓發電單元包括多個儲能壓縮空氣罐及多臺空氣動力發電機;所述多臺空氣壓縮機通過管道與多個儲能壓縮空氣罐連接。
[0014]進一步地，所述垂直軸風力驅動單元、空氣壓縮單元、儲壓發電單元由上至下依次設置，所述儲壓發電單元位于地下，所述空氣動力發電機采用空氣動力永磁磁懸浮發電機。
[0015]進一步地，還包括應急備用單元及中控系統;所述應急備用單元包括風機啟動層、活動卷簾門、垂直軸抱死裝置和/或電力空氣壓縮機;所述風機啟動層位于多級風力渦輪機的頂端，采用Savon i us型風機;所述活動卷簾門卷起時位于上、下兩級禍輪機的空隙處，放下時可改變渦輪機進風口的大小;所述垂直軸抱死裝置設置在垂直軸外周；所述電力空氣壓縮機利用發電機的電力驅動，并與儲能壓縮空氣罐連接;所述活動卷簾門、垂直軸抱死裝置、電力空氣壓縮機由中控系統控制。
[0016]通過采用上述技術方案，本實用新型至少具有如下有益效果:
[0017]1、本實用新型的風力發電系統，采用垂直軸結構驅動進行空氣壓縮儲能，可產生穩定高壓氣流驅動空氣動力發電機發電，基本上克服了風力的隨機性和不可控性弊病，擴大了系統可使用風速范圍，實現了全風況下的發電，提高了風力利用率，增加了年發電時間，提高了發電效率，將大大推動風力發電事業的發展，適于大范圍推廣應用；另外，本實用新型同時還具有占地小、建設、造價、維護成本低的優點。
[0018]2、采用多級風力渦輪機作為風力驅動單元，被加速后的風推動渦輪機的花鍵垂直軸旋轉(每分鐘數十轉)，做功后部分氣流流向外部，中部強勁旋轉氣流被煙囪效應繼續驅動加入上層的氣流，繼續對上層渦輪機做功，直到從頂部排出，風能利用率高。
[0019]3、采用集風屏配合導風排增大了風機掠風面積、加大進風量，通過集風增能的方式彌補了空氣壓縮單元的能量消耗，提高了發電系統的發電效率。
[0020]4、通過在發電機前端連接渦扇渦輪增壓器，可以使從儲能壓縮空氣罐中噴出的穩定高壓氣體，經渦扇部分再次增壓后推動渦輪部分高速旋轉，進而帶動發電機主軸高速旋轉，提高了發電系統的發電效率。
[0021]5、經過渦扇渦輪增壓器的余氣可返回空氣壓縮單元，作為其進氣進行利用，提了風力資源的利用率。
[0022]6、通過設置多臺空氣壓縮機、多臺空氣動力發電機，可以使各部分小型化而不影響整體的發電，多個儲能壓縮空氣罐的設置使其可以交替使用，靈活性強。
[0023]7、通過設置應急備用單元，在遇到緊急情況時，可以使設備穩定運行、平穩發電，或是遇到緊急情況也可以隨時停機，保護人員和設備安全。
【附圖說明】
[0024]上述僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，以下結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0025]圖1是本實用新型一種垂直軸空氣壓縮儲能式空氣動力發電系統的立面結構示意圖；
[0026]圖2是圖1中的豎向剖面圖；
[0027]圖3是圖2中的B-B向剖視圖；
[0028]圖4是圖2中的A-A向剖視圖；
[0029]圖5是圖2中的C-C向剖視圖。
【具體實施方式】
[0030]如圖1、2所示，本實用新型的一種垂直軸空氣壓縮儲能式空氣動力發電系統，基本結構按上下順序分為四層，依次為:垂直軸風力驅動單元、空氣壓縮單元4、電氣設備單元5、儲壓發電單元6(包括儲能壓縮空氣罐6.1及空氣動力發電機)。其中，垂直軸風力驅動單元在風力的推動下驅動垂直軸旋轉，進而驅動空氣壓縮單元4產生壓縮空氣，此空氣存儲在儲壓發電單元6的儲能壓縮空氣罐6.1內達到一定(中等)氣壓后被噴出，噴出的穩定高壓空氣直接驅動空氣動力發電機轉動發電；電氣設備單元5用于配電和系統控制。
[0031]本實用新型的上述發電系統使用空氣壓縮儲能增壓驅動技術，提高了系統可使用風速范圍，在各類風力區都能運行。增加年發電時間的同時也改善所發電的動態性能。利于風場的并網使用，也可列陣式單獨使用，靈活方便。下面結合附圖對本實用新型進行進一步論述。
[0032]配合圖1、2、3所示，垂直軸風力驅動單元包括多級風力渦輪機，多級風力渦輪機由上下排列的多個單級渦輪機3疊加組成，各單級渦輪機3由渦輪葉片3.1和花鍵垂直軸3.2組成。渦輪葉片3.1套裝在花鍵垂直軸3.2上，渦輪葉片3.1在風力的推動下帶動花鍵垂直軸
3.2產生扭力矩。各單級渦輪機3的花鍵垂直軸3.2之間由萬向節3.4聯接。用萬向節3.4連接是因為在單級禍輪機3栗轉動時可能產生上下左右的活動，萬向節3.4連接不會影響多級花鍵垂直軸向下傳遞力矩，使花鍵垂直軸3.2扭力矩平穩下傳到下層的空氣壓縮單元。
[0033]配合圖3所示，