风驱磁致热半导体温差发电系统技术方案

风驱磁致热半导体温差发电系统利用风力驱动系统驱动磁力耦合制热系统，将风能转化为热能，直接加热温差半导体发电元器件的热端，然后由温差半导体发电元器件直接将热能转化为电能。为了对风力发电进行有功功率和无功功率调节，使风电具备可调度性，可进行能量储存以供随时使用，当风力发电超过实时用电需求时，多余的风能由风力驱动系统中的传动系统进行功率分流，驱动磁力耦合制热系统，将风能转化为热能，加热储热介质，高温储热介质可储存在高温储能罐中以备使用，当风力发电不能满足实时用电需求时(风力较小或无风时)，高温储能罐中的高温储热介质直接加热温差半导体发电元器件的热端，然后由温差半导体发电元器件直接将热能转化为电能。

【技术实现步骤摘要】
风驱磁致热半导体温差发电系统
风力发电、风热器、磁致热、温差发电、新能源、清洁能源、风能、可再生能源、节能减排。
技术介绍
地球环境恶化，需要清洁能源，现有的风力发电技术存在许多缺憾，致使其发展受到制约。风热储能技术的发展给风力发电的应用带来新的契机，风热技术的能量转化路线有：(1)风能——机械能——电能——热能；(2)风能——机械能——空气压缩能——热能；(3)风能——机械能——热能。现有风热技术中的风驱电磁涡流致热是相对比较好的一种技术，它使用通电线圈，系统仍然比较复杂而且系统风热转换的总效率较低。本人先前曾提出了几种风热器(极大负荷不可调和极大负荷可调)的专利技术申请，专利申请号为201710033385.5(垂直轴风热器，极大负荷不可调)、201710033382.1(水平轴风热器，极大负荷不可调)、201710033401.0(垂直轴极大负荷可调风热器)、201710033381.7(水平轴极大负荷可调风热器)，可供参阅。
技术实现思路
本专利技术提出了一种新的风力发电系统——风驱磁致热半导体温差发电系统，它是磁致热技术应用的一种延伸，是对现有风力发电系统的一种技术升级。风驱磁致热半导体温差发电系统利用风力驱动系统驱动磁力耦合制热系统，将风能转化为热能，直接加热温差半导体发电元器件的热端，然后由温差半导体发电元器件直接将热能转化为电能。为了对风力发电进行有功功率和无功功率调节，使风电具备可调度性，可进行能量储存以供随时使用，当风力发电超过实时用电需求时，多余的风能由风力驱动系统中的传动系统进行功率分流，驱动磁力耦合制热系统，将风能转化为热能，加热储热介质，高温储热介质可储存在高温储能罐中以备使用，当风力发电不能满足实时用电需求时(风力较小或无风时)，高温储能罐中的高温储热介质直接加热温差半导体发电元器件的热端，然后由温差半导体发电元器件直接将热能转化为电能。风驱磁致热半导体温差发电系统包含以下关键部分：风力驱动系统、磁力耦合制热系统、温差半导体发电元器件、加热器、高温储能罐、低温储能罐和泵。风力驱动系统由风轮和齿轮传动以及带、链传动等组成，齿轮传动以及带、链传动等组成变速分动系统，进行功率分流，以满足用于直接加热温差半导体发电元器件的热端的磁力耦合制热系统和加热器、高温储能罐、低温储能罐中的磁力耦合制热系统的需求，磁力耦合制热系统在高温储能罐、低温储能罐中用于保温，而加热器中的磁力耦合制热系统用于将低温储热介质加热为高温储热介质，加热器、高温储能罐、低温储能罐的容器壳体可用多层材料制成，其外层材料采用绝热材料以防止热量散失。附图说明图1所示为风驱磁致热半导体温差发电系统的一种基本的系统原理图，风力驱动系统2直接驱动磁力耦合制热系统加热温差半导体发电元器件的热端，然后由温差半导体发电元器件直接将热能转化为电能，风力驱动系统2中风轮2-1和磁力耦合制热系统1的类型可灵活选用。图2所示为风驱磁致热半导体温差发电系统的一种基本的系统原理图，风力驱动系统2驱动加热器中的磁力耦合制热系统，将风能转化为热能，加热储热介质，然后由高温储热介质直接加热温差半导体发电元器件的热端，由温差半导体发电元器件直接将热能转化为电能。此种技术方案中的高温储热介质可储存在高温储能罐中以备使用，当风力发电不能满足实时用电需求时(风力较小或无风时)，高温储能罐中的高温储热介质直接加热温差半导体发电元器件的热端，由温差半导体发电元器件直接将热能转化为电能。图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示为风驱磁致热半导体温差发电系统的几种基本的系统原理图，它们是图1和图2所示技术方案的融合，可以对风力发电进行有功功率和无功功率调节，使风电具备可调度性，其风力驱动系统2由风轮2-1和齿轮传动以及带、链传动等组成，原理图中的加热器、高温储能罐、低温储能罐由磁力耦合制热系统和容器壳体等组成。图3、图4、图5、图6中风轮2-1采用垂直轴风轮，风轮的叶片可以采用升力型叶片或阻力型叶片，常见的风轮形式有Darrieus型风轮、Savonius型风轮、风杯型风轮、涡轮型风轮等多种形式。图8中风轮2-1采用水平轴风轮，为使风轮叶片与风向保持合理的角度，须增加偏航系统，此外，为了得到稳定的功率输出，还可以增加变桨系统，实时改变叶片的角度，对于小型水平轴风力驱动系统可不要变桨系统、偏航系统，直接利用简单的尾翼(又名偏航器)依靠风力作自适应旋转调整。图3、图4、图5、图6、图7、图8中的磁力耦合制热系统采用一组磁力耦合面，其中图3、图4、图5、图6、图8为盘式磁力耦合制热系统，图7为筒式磁力耦合制热系统，磁力耦合制热系统可以同时在平行和垂直于轴向的方向上布置磁力耦合面，即采用盘式和筒式互相融合的混合式磁力耦合制热系统。图9中的磁力耦合制热系统为采用两组磁力耦合面的一种形式。各种形式的风驱磁致热半导体温差发电系统中的磁力耦合制热系统可以采用两组以上的磁力耦合面串联使用，磁力耦合制热系统既可采用极大负荷可调节的形式，也可采用极大负荷不可调节的形式，极大负荷不可调节磁力耦合制热系统是将极大负荷可调磁力耦合制热系统中的调节机构(由1-4、1-5、1-6等零部件组成)去除，其热负荷控制通过在动力传动中加入的离合器来控制通断。风驱磁致热半导体温差发电系统中采用的极大负荷不可调节磁力耦合制热系统、极大负荷可调磁力耦合制热系统、垂直轴风力驱动系统、水平轴风力驱动系统等可灵活选用，风驱磁致热半导体温差发电系统中的磁力耦合制热系统和风力驱动系统就是风热器在风驱磁致热半导体温差发电系统中的具体应用。加热器中的磁力耦合制热系统用于加热低温储热介质，高温储能罐和低温储能罐中的磁力耦合制热系统用于保温。图10所示为风驱磁致热半导体温差发电系统的一种基本的系统原理图，它是图3所示方案原理图的一种变形，风力驱动系统2中的传动系统在功率分流后直接单独驱动用于加热温差半导体发电元器件的热端的磁力耦合制热系统，图4、图5、图6、图7、图8、图9所示方案均可采用此种变形方案。图11、图12所示为风驱磁致热半导体温差发电系统的极大负荷可调磁力耦合制热系统的两种基本形式，图示为盘式磁力耦合制热系统，其磁力耦合面布置在垂直于轴向的方向上，磁力耦合制热系统的感应盘组件1-1与容器壳体同体。极大负荷可调磁力耦合制热系统中的部件1-4可选用滚珠丝杠组件、滑动丝杠组件或沟槽凸轮组件。图13所示为风驱磁致热半导体温差发电系统的磁力耦合制热系统中的磁块固定盘组件1-2的示意图，N极和S极永磁体交替排列，磁极方向平行于轴向。筒式磁力耦合制热系统的磁块固定筒组件中的N极和S极永磁体同样交替排列，但其磁极方向垂直于轴向。图14所示是极大负荷可调磁力耦合制热系统用的一种调节机构，电机经齿轮传动驱动周向布置的多组滑动丝杠组件1-4。极大负荷可调磁力耦合制热系统用的调节机构中的滑动丝杠组件可以用滚珠丝杠组件或沟槽凸轮组件替代。图15所示是极大负荷可调磁力耦合制热系统用的一种滚珠丝杠型调节机构，用滚珠丝杠组件使旋转运动转变为直线运动。图中标号1-5为滚珠丝杠组件。图16所示是极大负荷可调磁力耦合制热系统用的一种沟槽凸轮型调节机构，用沟槽凸轮组件使旋转运动转变为直线运动。图中标号1-6为沟槽凸轮组件。图17所示为高速回转导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.风驱磁致热半导体温差发电系统的技术方案——其特征是利用风力驱动系统驱动磁力耦合制热系统，将风能转化为热能，直接加热温差半导体发电元器件的热端，然后由温差半导体发电元器件直接将热能转化为电能，为了对风力发电进行有功功率和无功功率调节，使风电具备可调度性，可进行能量储存以供随时使用，当风力发电超过实时用电需求时，多余的风能由风力驱动系统中的传动系统进行功率分流，驱动磁力耦合制热系统，将风能转化为热能，加热储热介质，高温储热介质可储存在高温储能罐中以备使用，当风力发电不能满足实时用电需求时，高温储能罐中储存的高温储热介质直接加热温差半导体发电元器件的热端，然后由温差半导体发电元器件直接将热能转化为电能，风驱磁致热半导体温差发电系统包含风力驱动系统、磁力耦合制热系统、温差半导体发电元器件、加热器、高温储能罐、低温储能罐和泵。

【技术特征摘要】
1.风驱磁致热半导体温差发电系统的技术方案——其特征是利用风力驱动系统驱动磁力耦合制热系统，将风能转化为热能，直接加热温差半导体发电元器件的热端，然后由温差半导体发电元器件直接将热能转化为电能，为了对风力发电进行有功功率和无功功率调节，使风电具备可调度性，可进行能量储存以供随时使用，当风力发电超过实时用电需求时，多余的风能由风力驱动系统中的传动系统进行功率分流，驱动磁力耦合制热系统，将风能转化为热能，加热储热介质，高温储热介质可储存在高温储能罐中以备使用，当风力发电不能满足实时用电需求时，高温储能罐中储存的高温储热介质直接加热温差半导体发电元器件的热端，然后由温差半导体发电元器件直接将热能转化为电能，风驱磁致热半导体温差发电系统包含风力驱动系统、磁力耦合制热系统、温差半导体发电元器件、加热器、高温储能罐、低温储能罐和泵。2.根据权利要求1所述的风驱磁致热半导体温差发电系统，其特征是使用温差半导体发电元器件，温差半导体发电元器件是根据物理学中温差发电效应的原理制成的组件。3.根据权利要求1所述的风驱磁致热半导体温差发电系统，其特征是使用风力驱动系统，风力驱动系统由风轮和齿轮传动以及带、链传动等组成，齿轮传动以及带、链传动等组成变速分动系统，进行功率分流，以满足用于直接加热温差半导体发电元器件的热端的磁力耦合制热系统和加热器、高温储能罐、低温储能罐中的磁力耦合制热系统的需求，风轮可以采用垂直轴风轮或水平轴风轮，垂直轴风轮的叶片可以采用升力型叶片或阻力型叶片，常见的垂直轴风轮形式有Darrieus型风轮、Savonius型风轮、风杯型风轮、涡轮型风轮等多种形式，对于水平轴风轮，为使水平轴风轮的叶片与风向保持合理的角度，须增加偏航系统，此外，为了得到稳定的功率输出，还可以增加变桨系统，实时改变叶片的角度，对于小型水平轴风力驱动系统可不要变桨系统、偏航系统，直接利用简单的尾翼(又名偏航器)依靠风力作自适应旋转调整。4.根据权利要求1所述的风驱磁致热半导体温差发电系统，其特征是使用磁力耦合制热系统，磁力耦合制热系统用于加热温差半导体发电元器件的热端，磁力耦合制热系统在加热器中用于将低温储热介质加热为高温储热介质，磁力耦合制热系统也可以在高温储能罐、低温储能罐中用于保温，磁力耦合制热系统在工作时存在相对旋转磁场和感应磁场的相互耦合作用，相...

【专利技术属性】
技术研发人员：李启飞，
申请(专利权)人：李启飞，
类型：发明
国别省市：江苏,32