风力储能装置和发电站的制作方法

1.本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种风力储能装置和发电站。


背景技术：

2.随着风电、光伏等波动性、随机性电源装机容量占比不断增大，可为电网提供可控灵活性资源的储能设备的重要性日益凸显。当前储能技术路线多样，根据技术成熟度，可分为抽水蓄能和新型储能；根据使用特点，可分为功率型和能量型。飞轮储能是将电能和飞轮动能相互转化的装置。在电力富裕时，通过电动机将电能转化为飞轮的动能；当电力短缺时，通过发电机将动能转化为电能。相关技术中的飞轮储能装置成本较高，能量转换过程中损耗较多。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种风力储能装置和发电站。
4.本发明实施例的风力储能装置，包括：
5.风叶；
6.壳体，所述壳体具有安装腔，所述风叶位于所述壳体外侧；
7.主动轴，所述主动轴可转动地设在所述壳体上，所述主动轴的第一端部位于所述壳体外侧且与所述风叶相连以便所述风叶可带动所述主动轴转动，所述主动轴的第二端部伸入所述安装腔内；
8.从动轴，所述从动轴可转动地设在所述安装腔内，所述主动轴的所述第二端部和所述从动轴均与位于所述安装腔内的传动装置相连，所述主动轴可通过所述传动装置带动所述从动轴转动；
9.飞轮，所述飞轮位于所述安装腔内，所述飞轮设在所述从动轴上以便所述飞轮可随着所述从动轴转动；
10.发电机，所述发电机与所述从动轴相连以便所述从动轴可带动所述发电机发电；
11.真空容器，所述真空容器具有真空腔，所述飞轮位于所述真空腔内。
12.因此，根据本发明实施例的风力储能装置具有结构简单、成本低和能量损耗小的优点。
13.在一些实施例中，所述主动轴通过第一轴承可转动地设在所述壳体上；
14.所述从动轴通过第二轴承可转动地设在所述壳体上。
15.在一些实施例中，所述第一轴承和所述第二轴承均为磁悬浮轴承；
16.所述第一轴承和所述第二轴承中每一者的数量至少为一个。
17.在一些实施例中，所述从动轴的两端分别与一个所述第二轴承相连，所述传动装置、所述飞轮和所述发电机在所述从动轴的轴向上位于两个所述第二轴承之间。
18.本发明实施例的风力储能装置包括
19.第一离合器，所述主动轴包括第一段和第二段，所述第一段和所述第二段通过所述第一离合器相连，所述风叶设在所述第一段上，所述第二段与所述传动装置相连；
20.第二离合器，所述从动轴包括第三段和第四段，所述第三段和所述第四段通过所述第二离合器相连，所述第三段与所述传动装置相连，所述飞轮设在所述第三段上，所述第四段与所述发电机相连。
21.在一些实施例中，所述第一轴承、所述第二轴承、所述传动装置、所述发电机中的至少一者位于所述真空腔内。
22.在一些实施例中，所述真空腔包括多个子腔体，所述飞轮位于一个所述子腔体内，所述第一轴承、所述第二轴承、所述传动装置、所述发电机中的至少一者位于相应的所述子腔体内。
23.在一些实施例中，所述壳体构成所述真空容器，所述壳体的内壁面构成所述真空腔的壁面。
24.在一些实施例中，所述传动装置为增速器。
25.本发明还提出了一种发电站，包括：风力储能装置和电机，所述风力储能装置为上述的风力储能装置，所述电机与所述风力储能装置的主动轴或从动轴相连。
附图说明
26.图1是根据本发明实施例的风力储能装置示意图。
27.附图标记：
28.风力储能装置100；
29.风叶1；
30.壳体2，安装腔21；
31.主动轴3，第一段301，第二段302，第一端部31，第二端部32，第一轴承33，第一离合器34；
32.从动轴4，第三段401，第四段402，第二轴承41，第二离合器42；
33.飞轮5；
34.发电机6；
35.传动装置7。
具体实施方式
36.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.下面参考附图描述本发明实施例的风力储能装置100。如图1所示，根据本发明实施例的风力储能装置100包括风叶1、壳体2、主动轴3、从动轴4、飞轮5、发电机6和真空容器。
38.壳体2具有安装腔21，风叶1位于壳体2外侧。主动轴3可转动地设在壳体2上，主动轴3的第一端部31位于壳体2外侧且与风叶1相连以便风叶1可带动主动轴3转动，主动轴3的第二端部32伸入安装腔21内。从动轴4可转动地设在安装腔21内，主动轴3的第二端部32和从动轴4均与位于安装腔21内的传动装置相连，主动轴3可通过传动装置带动从动轴4转动。
39.飞轮5位于安装腔21内，飞轮5设在从动轴4上以便飞轮5可随着从动轴4转动。发电
机6与从动轴4相连以便从动轴4可带动发电机6发电。真空容器具有真空腔，飞轮5位于真空腔内。
40.根据本发明实施例的风力储能装置100的风叶1在外界风力的带动下转动后可带动主动轴3转动，主动轴3通过传动装置带动从动轴4转动，从而带动飞轮5转动且可带动发电机6进行发电，且多余的能量可通过转动的飞轮5进行存储，在风叶1转速降低时，转动的飞轮5可带动发电机6进行发电。根据本发明实施例的风力储能装置100的结构简单、制造成本低。
41.且根据本发明实施例的风力储能装置100设有真空容器，飞轮5位于真空容器的真空腔内。由此，可使得飞轮5在转动的过程中受到的阻力较小，进而可减少飞轮5转动过程能量的损耗，以便提高能量存储效率并发电量。
42.因此，根据本发明实施例的风力储能装置100具有结构简单、成本低和能量损耗小的优点。
43.如图1所示，根据本发明实施例的风力储能装置100包括风叶1、壳体2、主动轴3、从动轴4、第一离合器34、第二离合器42、飞轮5、发电机6和真空容器。
44.壳体2具有安装腔21，风叶1位于壳体2外侧。例如，风叶1位于壳体2的上侧。
45.主动轴3可转动地设在壳体2上，主动轴3的第一端部31位于壳体2外侧且与风叶1相连以便风叶1可带动主动轴3转动，主动轴3的第二端部32伸入安装腔21内。例如，主动轴3的轴向为上下方向，第一端部31位于第二端部32的上方，上下方向如图中的箭头所示。
46.如图1所示，在一些实施例中，主动轴包括第一段301和第二段302，第一段301和第二段302通过第一离合器34相连，风叶1设在第一段301上，第二段302与传动装置相连。由此，可使得第一离合器34处于分离/连动状态时将使得第一段301与第二段302断开/连接。以便风叶1转速较低或停止时，第一离合器34处于断开状态，以便可断开第一段301和第二段302，进而防止风叶1损耗飞轮5的能量。例如，第一段301位于第二段302的上方。
47.如图1所示，从动轴4可转动地设在安装腔21内，主动轴3的第二端部32和从动轴4均与位于安装腔21内的传动装置相连，主动轴3可通过传动装置带动从动轴4转动。从动轴4的轴向与主动轴3的轴向一致。例如，从动轴4的轴向为上下方向。
48.飞轮5位于安装腔21内，飞轮5设在从动轴4上以便飞轮5可随着从动轴4转动。发电机6与从动轴4相连以便从动轴4可带动发电机6发电。例如，飞轮5位于发电机6的上方，从动轴4、飞轮5与发电机6同轴设置。
49.在一些实施例中，传动装置为增速器。由此，提高从动轴4的转速，从而便于发电。
50.如图1所示，在一些实施例中，从动轴包括第三段401和第四段402，第三段401和第四段402通过第二离合器42相连。第三段401与传动装置相连，飞轮设在第三段401上，第四段402与发电机相连。由此，可使得第二离合器42处于分离/连动状态时将使得第三段401和第四段402断开/连接。以便在无需发电时，第二离合器42处于分离状态以便断开第三段401和第四段402，从而可使得飞轮5转动时不带动发电机6发电。在需要发电时，第二离合器42处于连动状态，以便第三段401和第四段402连接，从而带动带动发电机6发电。例如，第三段401位于第四段402的上方，第一离合器34和第二离合器42均为电磁离合器。
51.如图1所示，在一些实施例中，主动轴3通过第一轴承33可转动地设在壳体2上，从动轴4通过第二轴承41可转动地设在壳体2上。第一轴承33和第二轴承41均为磁悬浮轴承，
由此，可降低主动轴3和从动轴4转动时能量的损耗。
52.第一轴承33和第二轴承41中每一者的数量至少为一个。第一轴承33的数量和第二轴承41的数量可根据需要设置。
53.具体地，第一轴承33设在安装腔21内，主动轴3与第一轴承33内侧的转子相连。从动轴4的两端分别与一个第二轴承41相连，传动装置7、飞轮5和发电机6在从动轴4的轴向上位于两个第二轴承41之间。例如，第一段301与第一轴承33内侧的转子相连，从动轴4的上下两端分别与一个第二轴承41相连，传动装置7、飞轮5和发电机6在上下方向上位于两个第二轴承41之间。
54.真空容器具有真空腔，飞轮5位于真空腔内。由此，可减少飞轮5转动时能量的损耗。
55.在一些实施例中，第一轴承33、第二轴承41、传动装置、发电机6中的至少一者位于真空腔内。从而可减少第一轴承33、第二轴承41、传动装置、发电机6中的相应的一者能量的损耗。
56.在一些实施例中，真空腔包括多个子腔体，飞轮5位于一个子腔体内，第一轴承33、第二轴承41、传动装置、发电机6中的至少一者位于相应的子腔体内。具体地，多个子腔体间隔设置。从而可使得根据需要将安装腔21内的装置在单独的子腔体内，以便便于设置真空容器。例如，传动装置和飞轮5位于两个子腔内。
57.在一些实施例中，壳体2构成真空容器，壳体2的内壁面构成真空腔的壁面。也就是说，第一轴承33、第二轴承41、传动装置和发电机6均位于真空腔内，以便风力储能装置100的损耗较小。
58.本发明实施例的风力储能装置100的风叶1、飞轮5和发电机6通过电磁离合器连接，可实现风叶1和飞轮5能量传递、飞轮5和发电机6能量传递、风叶1、飞轮5和发电机6能量传递三种能量传递过程。也就是说，在第一离合器34和第二离合器42均处于断开状态时，转动的飞轮5可存储能量，通过飞轮5储能，增大了发电机6的旋转惯性，极大降低风力变化对电网频率的冲击，对电网更加友好。
59.第一离合器34处于连动状态，风叶1可带动飞轮5转动。第一离合器34处于于连动状态，飞轮5可带动发电机6发电。从而使得本发明实施例的风力储能装置100的使用方式更加灵活，更有利于满足电网的调峰调频需求，并提高风能的利用率。
60.本发明还提了一种发电站，包括根据本发明实施例的风力储能装置100和电机，电机与风力储能装置100的主动轴3或从动轴4相连。例如，电机与风力储能装置100的从动轴4的第三段401相连。
61.在电力富裕时，第二离合器42处于分离状态，第三段401和第四段402断开。风叶1带动飞轮5转动后，再断开第一离合器34后，从而将能量存储在飞轮5上，即将风能转化为飞轮5的动能。或者，消耗发电站的电力使得电机带动飞轮5转动，将发电站的电能转化为飞轮5的动能。
62.当电力短缺时，第二离合器42处于连动状态，以便飞轮5带动发电机6进行发电。从而使得本发明实施例的电网便于满足调峰调频需求。
63.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
64.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
65.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
66.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
67.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
68.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种风力储能装置，其特征在于，包括：风叶；壳体，所述壳体具有安装腔，所述风叶位于所述壳体外侧；主动轴，所述主动轴可转动地设在所述壳体上，所述主动轴的第一端部位于所述壳体外侧且与所述风叶相连以便所述风叶可带动所述主动轴转动，所述主动轴的第二端部伸入所述安装腔内；从动轴，所述从动轴可转动地设在所述安装腔内，所述主动轴的所述第二端部和所述从动轴均与位于所述安装腔内的传动装置相连，所述主动轴可通过所述传动装置带动所述从动轴转动；飞轮，所述飞轮位于所述安装腔内，所述飞轮设在所述从动轴上以便所述飞轮可随着所述从动轴转动；发电机，所述发电机与所述从动轴相连以便所述从动轴可带动所述发电机发电；真空容器，所述真空容器具有真空腔，所述飞轮位于所述真空腔内。2.根据权利要求1所述的风力储能装置，其特征在于，所述主动轴通过第一轴承可转动地设在所述壳体上；所述从动轴通过第二轴承可转动地设在所述壳体上。3.根据权利要求2所述的风力储能装置，其特征在于，所述第一轴承和所述第二轴承均为磁悬浮轴承；所述第一轴承和所述第二轴承中每一者的数量至少为一个。4.根据权利要求3所述的风力储能装置，其特征在于，所述从动轴的两端分别与一个所述第二轴承相连，所述传动装置、所述飞轮和所述发电机在所述从动轴的轴向上位于两个所述第二轴承之间。5.根据权利要求2所述的风力储能装置，其特征在于，包括第一离合器，所述主动轴包括第一段和第二段，所述第一段和所述第二段通过所述第一离合器相连，所述风叶设在所述第一段上，所述第二段与所述传动装置相连；第二离合器，所述从动轴包括第三段和第四段，所述第三段和所述第四段通过所述第二离合器相连，所述第三段与所述传动装置相连，所述飞轮设在所述第三段上，所述第四段与所述发电机相连。6.根据权利要求5所述的风力储能装置，其特征在于，所述第一轴承、所述第二轴承、所述传动装置、所述发电机中的至少一者位于所述真空腔内。7.根据权利要求6所述的风力储能装置，其特征在于，所述真空腔包括多个子腔体，所述飞轮位于一个所述子腔体内，所述第一轴承、所述第二轴承、所述传动装置、所述发电机中的至少一者位于相应的所述子腔体内。8.根据权利要求6所述的风力储能装置，其特征在于，所述壳体构成所述真空容器，所述壳体的内壁面构成所述真空腔的壁面。9.根据权利要求1-8任一项所述的风力储能装置，其特征在于，所述传动装置为增速器。10.一种发电站，其特征在于，包括：风力储能装置，所述风力储能装置为权利要求1-9任一项所述的风力储能装置；
电机，所述电机与所述风力储能装置的主动轴或从动轴相连。

技术总结
本发明提出一种风力储能装置和发电站。本发明的风力储能装置，包括：风叶；壳体，壳体具有安装腔；主动轴，主动轴可转动地设在壳体上，主动轴的第一端部位于壳体外侧且与风叶相连以便风叶可带动主动轴转动；从动轴，从动轴可转动地设在安装腔内，主动轴的第二端部和从动轴均与位于安装腔内的传动装置相连，主动轴可通过传动装置带动从动轴转动；飞轮，飞轮位于安装腔内，飞轮设在从动轴上以便飞轮可随着从动轴转动；发电机，发电机与从动轴相连以便从动轴可带动发电机发电；真空容器，真空容器具有真空腔，飞轮位于真空腔内。因此，根据本发明的风力储能装置具有结构简单、成本低和能量损耗小的优点。耗小的优点。耗小的优点。


技术研发人员：张丁凡 钟平 孟桂祥 聂雨 宋金时
受保护的技术使用者：苏州西热节能环保技术有限公司
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/6/4