水蓄能型风力发电系统及其配套新型设备

水蓄能型风力发电系统及其配套新型设备

风力发电是利用风能产生电能的绿可再生先进方法，既不消耗化石燃料， 又不污染环境，因此受到广泛重视。

我国风力资源十分丰富，举其要者有西北地区的干旱风、东南沿海地区的海 洋风、等等。风力发电具有广阔的发展空间。

我国近年来对风力发电展开了一系列实质性的探索与尝试，但至今仍局限于 引进国外的技术和装置，代价十分高昂，而且维护又十分困难，远远不能符合我 国的基本要求。本专利提出了一个完全脱离了(1台风轮+1台齿轮箱+1台发电 机)的单元式、小型化模式，而是采用水作为中间能量的载体，用风轮推动往复 式水泵，将风能首先转化为水的位能，然后再用水的位能推动水轮发电机组以产 生电能，特别适合于大型风电场的需要。本专利的工艺流程见图1，电场装备的 配置见图2。

图1图2中，翼轮1受迎面风力推动而旋转，用装置于翼轮中心轴7上的链 轮8及链条9带动能量转换器2，使翼轮1产生的不定向旋转机械能转化为定向 的旋转机械能，再用一副曲轴结构产生往复式运动，以推动双向往复式水泵3， 水泵3由低位水池11抽取低压水，在水泵3之活塞作用下将水压入高压水管17 进入高位水池14。高位水池14中的高位能水经过下水管15进入水轮机5使发 电机6产生电能。如果高位水池中水位过高则可以通过溢水管18自由流入低位 水池11。

本专利的翼轮为多层式结构，见图3。件19为翼轮中心毂。在示例中其直 径为1米，各层高度由第一层至第25层皆取为2米，翼片20的倾角α为45°， 翼片阵列见附表1。由表1中可见各层次由第一层起翼片数为6片，越向上则各 层翼片数随之而有规律性地增加。以示例及表1中数值计算，该翼轮总体直径为 101米，翼片总数约2652。各翼片的受风面积近似于相等，有利于翼轮的平稳运 行。

多层翼轮翼片阵列表设定条件：

轮毂直径(米)    1

层高(米)        2

翼轮倾角α      45°

表1

本专利地能量转换器图4的作用是将翼轮随风向转变而改变方向的高位不 定向旋转机械能转换为低位定向旋转机械能。由图4中可见，由翼轮1通过链条9 转递的机械能由上小伞齿轮21转动双面大伞齿轮23，再由它转动下小伞齿轮22。 下小齿轮轴的另一端有一个曲轴结构(图中未示出)产生往复式运动，以带动双向 往复式水泵。翼轮底板24和双面大伞齿轮23皆环绕固着于基础底板26上的中 心柱25自由旋转。

本专利双向往复式水泵的结构见图5。下小伞齿轮轴22的曲轴结构产生的 往复式运动推动水泵中心轴杆26和活塞27作左、右往复运动；活塞作左、右运 动时，高、低压水管上的逆止阀30的动作规律见表2

由此可见，活塞作左、右运动时，都能抽水与压水，所以水的流动较为稳定。各 管路逆止阀皆为同一型号规格，只是其安装时需要注意该阀门的流动指示标记与 水管的流动标记一致，就可以达到预期的效果。

以上叙述了本专利发电工艺流程以及各重要装置的结构。电场中其他设施均 属常规化产品，我国都有丰富的技术和成熟的产品，在实施中可以适当选用，兹不 赘述。

有一点需要特别说明，本专利申请的发电技术是一项改革创新，而同时本专 利流程中的前半部分，即翼轮1→能量转换器2→双面水泵3，又可以单纯地用作 提升水位的设备，可广泛地应用于山地坡田的灌溉、向远处提供给水等多种用途。 一项专利两种用途乃本专利的一项特。