一种风水互补发电系统技术方案

本申请提供一种风水互补发电系统，包括：风力机、传动机构和储能装置，其中，储能装置进一步包括：蓄水池、水箱、取水器和水轮，所述水轮，通过传动机构被风力机带动从而转动；所述取水器，均匀排布于水轮的圆周上，并通过汇流管道与水箱相连，随着水轮的转动取水器不断浸入水源取水并携带着水脱离水源，随着水轮的继续转动取出的水受重力驱动由所述取水器沿着汇流管道汇入所述水箱；所述水箱，固定于水轮的圆周的中心位置，将汇入的水通过输水管道输送到蓄水池储存。所述系统能将风能仅由机械结构直接转化为水的势能，减低了能量转化的设备和环境要求，简单高效、节能环保，降低风力机维护成本，提高储能环节取水、汇流的效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本申请提供一种风水互补发电系统，包括：风力机、传动机构和储能装置，其中，储能装置进一步包括：蓄水池、水箱、取水器和水轮，所述水轮，通过传动机构被风力机带动从而转动；所述取水器，均匀排布于水轮的圆周上，并通过汇流管道与水箱相连，随着水轮的转动取水器不断浸入水源取水并携带着水脱离水源，随着水轮的继续转动取出的水受重力驱动由所述取水器沿着汇流管道汇入所述水箱；所述水箱，固定于水轮的圆周的中心位置，将汇入的水通过输水管道输送到蓄水池储存。所述系统能将风能仅由机械结构直接转化为水的势能，减低了能量转化的设备和环境要求，简单高效、节能环保，降低风力机维护成本，提高储能环节取水、汇流的效率。【专利说明】—种风水互补发电系统
本申请涉及机电领域，尤其涉及一种风水互补发电系统。
技术介绍
风能(wind energy)是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量,属于可再生能源。空气流具有的动能称风能。空气流速越高，动能越大。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去带动发电机，以产生电力，方法是通过传动轴，将风力机叶轮的旋转动力传送至发电机。风能虽然对大多数国家而言还不是主要的能源，但在1999年到2005年之间已经成长了四倍以上。风能利用存在一些限制及弊端，首要的就是风速不稳定，产生的能量大小不稳定。具体而言，风力大的时候，产生的电力多，可能导致电网无法消纳，甚至对风力机产生损害；而风力小甚至无风力的时候则会产生很大的电力缺口，导致电网内的电力不足，并对电网安全造成极大的不利影响。这种弊端导致了对风力使用的不便。上述风能使用的问题产生了风能转化及存储的技术，现有技术的技术方案一般为:在风能过剩时，使用风力机将将风能转化为电能，用所述电能用水泵将水抽至高处存储，其中，风能转化为电能，再由电能转化为水的势能；在风能不足时，将所述存储的水从高处泄流，水的势能由水轮机转化为电能。然而上述技术方案存在若干不足:首先，当风速超过风力机额定风速时,风力机仅能输出额定功率,必须通过变桨距弃风来保护风电机组安全，这样导致了风能的浪费；其次，须使用电能用水泵将水的势能升高，在无电能和无水泵的情况下无法工作；最后，由于其能量转化过程为风能一电能一水的势能的过程，转化过程较复杂，效率低。
技术实现思路
针对上述现有技术的技术方案存在的问题，本申请要解决的技术问题是，提供一种风水互补发电系统，可将风速超过风力机额定风速时的风能转化为水的势能；在无需电能、水泵的情况下，使风能可转化为水的势能；减少风能转化为水的势能的中间环节，直接由机械结构将风能转化为水的势能，并确保其高效；设置控制装置及与其配合的模块，依据风速情况、电网需求等指标合理控制风能转化为水的势能，及水的势能转化为风能。根据本申请，提供一种风水互补发电系统，包括:风力机、传动机构和储能装置，其中，所述储能装置，进一步包括:蓄水池、水箱、取水器和水轮，其中，所述水轮，通过所述传动机构被所述风力机带动从而转动；所述取水器，均匀排布于所述水轮的圆周上，并通过汇流管道与水箱相连，随着所述水轮的转动所述取水器不断浸入位于所述水轮下方的水源取水并携带着水脱离水源，随着水轮的继续转动取出的水受重力驱动由所述取水器沿着汇流管道汇入所述水箱；所述水箱，固定于所述水轮的圆周的中心位置，将汇入的水通过输水管道输送到蓄水池储存。根据本申请实施例的风水互补发电系统，所述风力机还可以进一步包括:风能接收装置和发电机，其中，所述风能接收装置，利用风力驱动并通过所述传动机构带动所述发电机工作，还通过所述传动机构带动所述水轮转动；所述发电机，输出电能到电网。根据本申请实施例的风水互补发电系统，所述风水互补发电系统还可以包括:风速仪及控制装置；所述控制装置，通过所述风速仪监测到当前风速超过额定风速时，控制所述传动机构保持所述风能接收装置与所述发电机和水轮的联动；或者电网调度限制风水互补发电系统电力上网时，控制所述传动机构使所述风能接收装置和水轮的联动。根据本申请实施例的风水互补发电系统，所述储能装置还可以包括:泄流阀与水轮机，所述水轮机位于蓄水池的下方并通过泄流管道与所述蓄水池相连，所述泄流阀安装在所述泄流管道上；所述泄流阀开启，储存在所述蓄水池中的水受重力驱动由所述蓄水池沿所述泄流管道流入下方的所述水轮机；所述水轮机利用水流驱动发电，并输出电能到所述电网，同时将水流排出到所述水源。根据本申请实施例的风水互补发电系统，所述风水互补发电系统还可以包括:风速仪及控制装置；所述控制装置，通过风速仪监测到当前风速小于切入风速时，控制所述泄流阀开启；通过风速仪监测到所述发电机输出的电能小于所述电网所需要的电能时，控制所述泄流阀开启。根据本申请实施例的风水互补发电系统，所述风水互补发电系统中，所述取水器沿所述水轮转动轨迹的切线方向可以具有一的延伸结构，所述延伸结构具有一侧开口、另一侧封闭的腔体，所述开口侧指向所述水轮转动轨迹的切线方向。根据本申请实施例的风水互补发电系统，所述风水互补发电系统中，随所述水轮转动，所述取水器的开口侧可以没入所述水源地水位线以下，水可以沿所述开口侧进入所述腔体；随所述水轮继续转动，所述取水器的开口侧可以探出水面，所述腔体内的水可以受重力驱动涌向所述封闭侧从而被留存在所述腔体内。根据本申请实施例的风水互补发电系统，所述风水互补发电系统中，在水被留存在所述腔体内后，随所述水轮转动，由所述汇流管道处于水平姿态开始，留存在所述腔体内的水可以受重力驱动由所述取水器沿着所述汇流管道汇入所述水箱。根据本申请实施例的风水互补发电系统，所述风水互补发电系统中，所述汇流管道可以按照所述取水器至水箱的之间的直线连接进行设置。根据本申请实施例的风水互补发电系统，所述风水互补发电系统中，可以设置所述水轮与位于所述水轮下方的水源之间的距离，以保证所述取水器随所述水轮转动到最底部时没入所述水源的水位线以下。本申请的上述技术方案可以获得的有益的效果是:能将风能仅由机械结构直接转化为水的势能，因而简单高效，并减低了能量转化的设备、环境要求；能在控制装置的控制下，存储原本浪费的风能源，在需要时弥补风力发电的不足，节能环保，同时也能避免过高转速对发电机的损伤，降低维护成本；并能通过合理的结构设置，提高储能环节取水、汇流的效率。【专利附图】【附图说明】此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:图1是本申请实施例的一种风水互补发电系统结构示意图；图2是本申请实施例的一种水轮121与取水器122的连接方式结构图。图3是本申请实施例的一种取水器122与水箱123以及汇流管道124的连接方式结构图。【具体实施方式】本申请的主要思想在于，风力较大的时候，将一部分风能通过机械连接转化为水的势能，以便在风能较小甚至无风的时候，通过水力发电以弥补风力发电的不足。并且，在风能转化为水的势能的机械结构中，合理地安排取水器的结构以及取水器和水管、水轮、水箱连接结构，以使得风能转化为水的势能的高效率。为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。参考图1，图1是本申请实施例的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风水互补发电系统，其特征在于，包括：风力机、传动机构和储能装置，其中，所述储能装置，进一步包括：蓄水池、水箱、取水器和水轮，其中，所述水轮，通过所述传动机构被所述风力机带动从而转动；所述取水器，均匀排布于所述水轮的圆周上，并通过汇流管道与水箱相连，随着所述水轮的转动所述取水器不断浸入位于所述水轮下方的水源取水并携带着水脱离水源，随着水轮的继续转动取出的水受重力驱动由所述取水器沿着汇流管道汇入所述水箱；所述水箱，固定于所述水轮的圆周的中心位置，将汇入的水通过输水管道输送到蓄水池储存。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁军威，曾梁彬，李少华，宋伟明，王琪瑞，何海婷，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司，
类型：实用新型
国别省市：