[发明专利]风力压缩空气储能系统

说明书

技术领域    

本发明涉及一种压缩空气储能系统，具体涉及一种利用风能作为驱动力的压缩空气储能系统。

背景技术   

目前，已经提出由水平轴风机、往复式空压机和储气瓶构成的风能采集存储系统。水平轴风机直接驱动空压机，将风能转换成旋转能带动空压机压缩空气储存于储气瓶中。但是，上述系统的工作条件是空压机出气口压力大于储气瓶中气压，为了保证空压机工作，就要求环境风速大于最低工作风速，限制了低风速的利用。

发明内容   

本发明要解决的技术问题是提供一种降低风能采集下限，扩大风能采集范围的风力压缩空气储能系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种风力压缩空气储能系统，包括风机、无级变速器、飞轮、离合器、往复式空压机以及压力气体储存装置，风机通过无级变速器驱动飞轮，飞轮通过离合器实现与空压机的离合，风机通过无级变速器将采集的风能传递给飞轮蓄能，飞轮和空压机的合离分别实现驱动空压机和飞轮再蓄能，在蓄能初期，无级变速器实现降速增距，随后，无级变速器实现增速。

上述风力压缩空气储能系统，所述风机为垂直轴风机。

上述风力压缩空气储能系统，所述无级变速器为纽芬奇无级变速星轮传动装置。

系统利用风机采集风能，然后通过无级变速器将动能传递给飞轮蓄能，飞轮转速增加，达到设定值，飞轮驱动空压机，空压机压缩空气，将压缩空气储存于压力气体储存装置。随着机械能的消耗，飞轮和空压机脱离，进入下一蓄能循环。本发明降低风能采集下限，扩大风能采集范围，提高了风能利用率。

附图说明   

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

图1为本发明的原理结构示意图。

图中：1垂直轴风机,3电子控制器,4 CVP无级变速器,5飞轮,6电磁离合器,7往复式空压机,8压力气体储存装置。

具体实施方式

如图1所示，一种风力压缩空气储能系统包括垂直轴风机1、纽芬奇无级变速星轮传动装置（CVP无级变速器4）、飞轮5、电磁离合器6、往复式空压机7以及压力气体储存装置8，风机通过CVP无级变速器驱动飞轮，飞轮通过电磁离合器实现与空压机的离合，风机通过无级变速器将采集的风能传递给飞轮蓄能，飞轮和空压机的合离分别实现驱动空压机和再蓄能，在蓄能初期，CVP无级变速器实现降速增距，随后，CVP无级变速器实现增速。电子控制器3实现对CVP无级变速器和电磁离合器的控制。

本系统将风能直接转换成压缩空气的压力能加以储存和利用，减少非再生能源的使用。

下面分别对系统中的组成部分详细说明：

垂直轴风机：收集来不稳定风能，将风能转换成机械能。采用垂直轴风机无需对风装置，系统的其他部件可以安装在地面上，不需要建立昂贵的塔架，便于维护保养，降低了制造和运行的费用。

CVP无级变速器：在飞轮蓄能初期，通过无级变速升高传动比，将风机的小转矩转变成大转矩，以克服惯性驱动飞轮开始转动，随后，根据风机输出转速以及飞轮转速自动调整变速比，转换后的转速必须不小于飞轮的转速方能驱动飞轮，使飞轮更快速地累积至空压机的额定转速，让风能转换成飞轮动能的效率提升。

电子控制器：根据风机输入的转速和飞轮转速来调整CVP无级变速器的变速比，使飞轮能吸收能量产生稳定的加速。

飞轮：将抓取的自然风能储存于飞轮的转动动能中，在储存足够的转动动能之后，将能量传输给空压机以用来压缩空气。

电磁离合器：当飞轮达到一定的转速之后，离合器控制自动接合飞轮及空压机。等到飞轮速度降到不能驱动空压机时，离合器自动分离，飞轮系统继续储能进行下一循环。

压缩机：将旋转动能转换成压缩空气压力能。