一种风力发电以及储能系统的制作方法

本发明涉及储能，具体为一种风力发电以及储能系统。

背景技术：

1、风力发电是指将风的动能转化为电能，并以此获得清洁能源，风力发电用于收集风能的工具主要是风力发电机，风力发电机的工作原理是，风驱动扇叶转动，扇叶转动将动力通过动力杆输入到变速箱的输入端，变速箱将转速加大后输入发电机，发电机转动时通过磁生电原理进行发电，风力发电机常常安装在风力状况良好的地区，以此获得持续性的能源供应，但是由于地区所需要的供能随着时间段会产生变化，例如白天和晚上的耗电量不同，而风力发电机的发电是持续的，为此，会需要储能系统将风力发电机产生的多余的电能存储起来，在需要的使用的时候进行释放，储能系统包括电池储能、压缩空气储能和重力储能等，电池储能由于在使用过程中，电池不可避免的自衰竭性会导致电池容量不断降低，因此在大型储电设备上引用较少，压缩空气储能是一种良好的储能方式，通过多余的电力将空气压缩，在需要使用的时候释放，以膨胀的空气为动力驱动发电机旋转，进行发电，重力蓄能通过在塔体内安装重力块，电力驱动电机旋转进而抬升重力块，在风力发电的效率低时，通过释放重力加快电力转换效率，进而实现了蓄能，相较于压缩空气储能，重力储能在放能时的转化效率更高，但是，重力储能在储能阶段抬升重力块需要通过电机的转化，才能进行抬升，电机转化不可避免会导致能源的损耗，虽然重力势能的放能效率较高，但是在抬升的过程中电机的转化会降低储能转化率。

2、现有技术提供了一些解决方案，例如公开号为cn115653836b的一种基于重力储能系统的新型风力发电系统，通过划定扇叶的合理转速，在扇叶转速超出时，通过扇叶的动能直接提升重物，同时降低扇叶转速，使得扇叶转速保持合理范围，在叶片转速小时解除对重物的限制，重物的重力势能释放带动变速箱的动力输入端转动，进而实现了储能和放能的目的，但是，通过重力进行蓄能，就需要有足够高度的空间给予重物上下活动，延长高度空间一般通过在地表挖出坑洞给予重物活动空间或者延长塔体高度使得重物抬升更多的方式，在部分山谷地区，由于地形是受到挤压形成的，地质较硬，进而不易挖掘，而抬升塔体高度，需要考虑塔体的建设成本和塔体抬高后受到风力的影响导致的结构强度发生变化等因素，进而导致塔体不能建设太高，蓄能空间有限，导致蓄能总量有限。

3、为此，提出一种风力发电以及储能系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风力发电以及储能系统，解决了重力蓄能空间高度有限导致蓄能有限的问题，通过将长通道截断为多个圆周阵列排布的短通道，并使多个短通道依次与风力发电设备相连接，达到了提高有限蓄能空间内蓄能总量的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种风力发电以及储能系统，包括承载柱、外壳、扇叶、动力杆、变速箱和发电机，还包括单向组件、动力输入杆、输出杆、对接组件、线轮、钢索、蓄能组件和调绳组件，所述单向组件与动力杆相连接，所述动力输入杆与单向组件相连接，所述输出杆与单向组件相连接，所述对接组件与输出杆相连接，所述线轮与对接组件相连接，所述钢索缠绕在线轮外表面，所述蓄能组件连接在钢索的一端，所述调绳组件与蓄能组件相连接，扇叶转速超过指定值时所述单向组件将动力传递到输出杆，所述输出杆通过对接组件使线轮依次旋转并通过钢索带动蓄能组件上移蓄能，蓄能时所述调线组件通过钢索拉扯蓄能组件倾斜上移，扇叶转速降低到指定值时所述蓄能组件依次释放动能并通过钢索拉扯线轮旋转，放能时所述调线组件通过钢索拉扯蓄能组件竖直向下，所述线轮通过对接组件带动输出杆转动，所述输出杆在单向组件的作用在带动动力输入杆转动。

4、通过上述方案，在风力较大时，可以将高速传动的扇叶的部分动力传递到蓄能组件上，使得蓄能组件完成蓄能，同时可以降低扇叶的转速，使得扇叶的转速保持在合理范围内，通过蓄能组件的转动，使得多个蓄能组件依次与扇叶动力相连，在风力较小时，多个蓄能组件依次与动力输入杆相连接释放动能，进而有效地适应了阶段性的大风力，同时还保证了动力输入杆的提速效率。

5、优选的，所述单向组件包括单向盘、连接套、制动爪、制动件、簧片和变向件，所述单向盘与动力杆相连接，所述连接套连接在动力输入杆靠近前端的位置，所述制动爪阵列连接在连接套的外围，所述制动爪位于连接套的内腔中，所述制动件连接在制动爪的一侧，所述簧片连接在制动爪的另一侧，所述制动爪呈弧形，所述变向件连接在动力输入杆靠近后端的位置。

6、通过上述方案，在动力杆顺时针转动时带动单向盘顺时针转动，由于制动件连接在制动爪顺时针方向的一侧，进而在动力杆转速较快时，可以通过制动件对制动爪的制动效果带动连接套旋转，在动力输入杆转速较快时，制动爪可以划过单向盘内壁，进而减少动能损耗，簧片的设置便于制动爪的复位，将制动爪设置呈朝向顺时针方向凸起的弧形，进而可以在动力杆转速较快时，加大单向套对制动爪的阻力，在动力输入杆转速较快时，减小制动爪对单向盘的阻力。

7、优选的，所述变向件包括主齿轮、齿盘、副齿轮、次齿轮和推动杆，所述主齿轮与动力输入杆相连接，所述齿盘与变速箱相连接，且齿盘与主齿轮内啮合，所述副齿轮和次齿轮均与输出杆相连接，所述副齿轮与主齿轮啮合，所述次齿轮与齿盘啮合，两个所述推动杆分别与副齿轮和次齿轮相连接，所述主齿轮的齿数小于副齿轮的齿数，所述主齿轮的齿数小于次齿轮的齿数。

8、通过上述方案，动力输出杆将动力输出到主齿轮上，进而带动主齿轮转动，主齿轮通过副齿轮带动输出杆逆向转动，主齿轮通过齿盘和次齿轮实现了输出杆的同向转动，通过安装在副齿轮和次齿轮上的推动杆分别移动，进而实现了不同向的传动，主齿轮的齿数小于副齿轮的齿数，进而使得主齿轮的转速较快而副齿轮的输出较慢，达到了省力的目的，便于进行蓄力，主齿轮的转速小于次齿轮的转速，进而使得次齿轮的转速慢而主齿轮的转速快，达到了放大动能的目的。

9、优选的，所述对接组件包括卡柱、安装槽、弹簧和滑板，所述卡柱与输出杆相连接，所述卡柱偏离输出杆轴线，所述安装槽开设在线轮上，所述弹簧连接在安装槽中，所述滑板与安装槽相连接，所述滑板的纵向截面呈半圆柱形，所述滑板远离安装槽一侧的圆弧边设有倒角。

10、通过上述方案，在输出杆带动卡柱转动时，卡柱可以带动滑板转动，滑板转动时可以带动卡柱转动，进而实现了动力的输送，同时由于卡柱偏离输出杆轴线，进而在滑板围绕支撑柱转动时，使得滑板受力不均匀，进而滑板发生转动，使得滑板与卡柱分离，同时滑板设有圆弧倒角，进而在滑板接触时便于滑板收缩，使得卡柱移动到无滑板测，达到了便于对接的目的。

11、优选的，所述蓄能组件包括支撑柱、滑槽、滑杆、配重块、滑轮和转动件，所述支撑柱与线轮相连接，所述滑槽阵列开设在支撑柱的表面，所述滑杆的一端与滑槽相连接，所述配重块连接在滑杆的表面，所述滑轮连接在滑杆的另一端，所述转动件连接在支撑柱的下侧，所述配重块在滑杆表面纵向滑动，所述配重块与钢索相连接，所述钢索的长度值大于滑杆的长度值。

12、通过上述方案，在风力较大时，线轮转动拉扯钢索，使得钢索带动配重块上移，完成蓄力，进而实现了储能，再通过配重块掉落时的重力势能，进而可以带动线轮旋转，达到了放能的目的。

13、优选的，所述支撑柱横向截面呈多边形，所述配重块的横向截面呈梯形。

14、通过上述方案，多边形的支撑柱便于进行多个蓄能系统的安装，进而实现了在有限的空间内，提高蓄能总量，配重块的横向截面呈梯形，一方面有效地提高了配重块的横向面积，另一方面，在加大面积的同时，避免了多个配重块之间相互交错。

15、优选的，所述线轮的外围连接有套环，所述套环横向截面呈多边形，所述线轮表面连接有动力齿轮，所述动力齿轮连接在套环的外围，所述套环的形状与支撑柱相对应。

16、通过上述方案，套环与线轮相连接，进而使得线轮连接在套环与支撑柱之间，有效的提高了线轮连接的稳定性，同时套环的形状与支撑柱相对应，进而便于线轮的安装。

17、优选的，所述套环的外表面连接有棘爪，所述棘爪的一端连接有电动推杆，所述棘爪呈弧形。

18、通过上述方案，进而在风力较大时，线轮可以旋转蓄力，风力减弱时，棘爪可以对线轮进行制动，通过将棘爪设置成弧形，有效的减小了线轮蓄力转动时动力齿轮与棘爪之间的摩擦力，便于动力齿轮的转动。

19、优选的，所述调绳组件包括螺杆、传动齿轮和摆块，所述螺杆与支撑柱相连接，所述传动齿轮连接在螺杆一端，所述摆块连接在螺杆外表面，所述螺杆包括螺纹段和平滑段，所述螺纹段设在螺杆的中部，所述平滑段设在螺杆的两端。

20、通过上述方案，传动齿轮可以跟随线轮一起转动，进而带动螺杆转动，螺杆转动使摆块在螺纹段上滑动，进而调节线轮与配重块的连线角度，通过摆块对配重块的拉扯，达到控制滑杆倾斜角度的目的，进而实现了在配重块下移时滑杆竖直向增加动能，配重块上移时滑杆呈倾斜状，进而便于配重块上移。

21、优选的，所述转动件包括底盘、腔室、矩形槽和电动机，所述底盘连接在支撑柱的下侧，所述腔室开设在底盘内部，所述滑轮设置在腔室中，所述矩形槽阵列开设在底盘的顶部，所述电动机与承载柱相连接，所述电动机与底盘相连接。

22、通过上述方案，电动机可以驱动底盘转动，进而实现输出杆分别与不同的线轮相连接，有效的提高了对输出杆的传动量，同时滑轮设置在腔室中，使得滑杆的倾斜角度可以发生变化，进而使配重块下移时，滑杆竖直向下，此时重力势能大，可以带动动力输入杆高速转动，配重块上移时滑杆倾斜装置，此时部分重力被滑杆承担，进而减少了配重块抬升时所需要的动能。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、1、本发明解决了重力蓄能空间高度有限导致蓄能有限的问题，通过设置蓄能组件，多个蓄能组件可以依次转动与输出杆连接，进而使得高速转动的扇叶可以将部分动力传递到蓄能组件中，一方面使得扇叶的转速降低，进而使扇叶转速保持在合理范围内，保证发电效率，另一方面使得动力以重力的形式进行存储，动力转化效率高，有效地保证了扇叶在大风环境下的储能效果，多个蓄能组件依次连接有效地减少了重力储能对垂直空间的要求，达到了蓄能量大的目的。

25、2、通过设置调绳组件，蓄能时通过线轮的转动带动螺杆转动，进而使得摆块外移，钢索的上下两端形成倾斜状，进而使得在钢索在抬升配重块时会形成倾斜的拉力，倾斜的拉力作用在配重块上会使滑杆发生倾斜，进而滑杆对配重块形成部分支撑力，便于配重块的上移，有效地降低了蓄能的难度，使得扇叶转速降低较少，保证了发电机的发电效果，在配重块上移到顶部时会使滑杆呈竖直向上状，进而在配重块下移时为竖直下移，有效地保证了动力传递的稳定，进而达到了放能效果好的目的。

26、3、通过设置对接组件，支撑柱转动时滑板受到卡柱的挤压完成与卡柱的对接，同时对接的线轮在转动的过程中解除锁定，进而在转动时一方面可以始终保持旋转，进而便于完成对接，另一方面，线轮的旋转会带动螺杆转动，使得摆块滑动到内侧，由于配重块与钢索的连接端位于内侧，进而使得钢索呈垂直状，有效的保证了配重块的内壁与支撑柱外壁贴合，达到了保证了配重块重力势能的稳定的目的，进而单个蓄能组件储能效果好的目的，进而有效地保证了多个配重块的放能效果，达到了多段放能效果好的目的。