Устройство и способ генерации ветровой энергии Российский патент 2025 года по МПК F03D7/04 F03D9/11 C25B15/23 H02J3/32 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Приоритет настоящей заявки заявляется по дате подачи китайской патентной заявки №202111267812.9, поданной 29 октября 2021 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к области возобновляемых источников энергии, в частности к устройству и способу генерации ветровой энергии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

На генерацию ветровой энергии (ветровой турбинный генератор) влияют природные условия, и генерируемая электроэнергия имеет большие колебания, что оказывает соответствующее негативное влияние на стабильность сети, которую она поставляет.

Чтобы отрегулировать стабильность генерации ветровой энергии, устройства накопления электроэнергии (накопления энергии) могут быть настроены для хранения электроэнергии в пиковый период генерации ветровой энергии, а часть электрической энергии может храниться, чтобы избежать потерь, вызванных неспособностью сети поглощать чрезмерное количество вырабатываемой электроэнергии. Обычно устройства накопления электроэнергии питаются от выпрямителей переменного и постоянного тока. Затем, в период спада генерации ветровой энергии, устройства накопления электроэнергии подают вспомогательную энергию в сеть через инверторы постоянного и переменного тока, чтобы уменьшить дефицит электроэнергии в сети. Существуют также методы включения выпрямителей и инверторов с использованием квадрантных силовых электронных преобразователей.

В предшествующем уровне техники обычно необходимо использовать генератор для преобразования механической энергии ветровой турбины в мощность переменного тока, а затем преобразователь мощности переменного тока в постоянный ток обеспечивает мощность постоянного тока для зарядки и разрядки устройства накопления электроэнергии. Как правило, централизованное устройство хранения энергии установлено на стороне подстанции ветровой электростанции, при этом устройства хранения энергии для распределенных ветроэнергетических установок также встречаются реже, особенно для одиночных установок, где соответствующая группа аккумуляторных батарей используется только в качестве резервного источника установки, а для зарядки также необходимы выпрямители переменного/постоянного тока.

Однако режим накопления энергии в предшествующем уровне техники страдает недостатками использования силовых электронных преобразователей переменного тока в постоянный, а также чрезмерными потерями энергии во время процесса преобразования энергии. Неуправляемые и полууправляемые силовые электронные преобразователи обычно генерируют большие гармоники.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью вариантов выполнения настоящего изобретения является создание устройства и способа генерации ветровой энергии, которые могут эффективно преобразовывать энергию ветра в электрическую энергию и улучшать выходную мощность и стабильность ветроэнергетической установки.

В настоящем изобретении предложено устройство генерации ветровой энергии, содержащее: блок сбора данных, ветровую турбину, генератор, блок накопления электроэнергии и контроллер, при этом блок сбора данных выполнен с возможностью получения значения ветровой энергии, контроллер выполнен с возможностью управления ветровой турбиной в соответствии со значением ветровой энергии для приведения в действие генератора для генерации электроэнергии и/или для приведения в действие блока накопления электроэнергии для зарядки, при этом, если ветровая энергия имеет значение между первым пороговым значением ветровой энергии и вторым пороговым значением ветровой энергии, то ветровая турбина приводит в действие только генератор для генерации электроэнергии, если же значение ветровой энергии превышает второе пороговое значение ветровой энергии, ветровая турбина одновременно приводит в действие генератор и блок накопления электроэнергии для зарядки, если же значение ветровой энергии меньше, чем первое пороговое значение ветровой энергии, то ветровая турбина приводит в действие только блок накопления электроэнергии для зарядки или приводит в действие блок накопления электроэнергии для выведения наружу индуцированной электрической энергии, при этом первое пороговое значение ветровой энергии меньше второго порогового значения ветровой энергии.

Необязательно, блок накопления электроэнергии содержит магнитный контур и по меньшей мере одну группу аккумуляторных батарей, при этом приведение в действие блока накопления электроэнергии для зарядки с помощью ветровой турбины включает обеспечение относительного вращения между магнитным контуром и аккумуляторной батареей с помощью ветровой турбины для формирования вращающегося магнитного поля, приложенного к аккумуляторной батарее, и генерацию индуцированного тока под действием вращающегося магнитного поля посредством аккумуляторной батареи для зарядки блока накопления электроэнергии, причем блок накопления электроэнергии дополнительно выполнен с возможностью вывода индуцированной электрической энергии в сеть через инвертор.

Необязательно, магнитный контур представляет собой выполненный с возможностью вращения магнитный контур, используемый для создания магнитного поля, окружающего аккумуляторную батарею, при этом приведение в действие блока накопления электроэнергии для зарядки с помощью ветровой турбины дополнительно включает: приведение во вращение выполненного с возможностью вращения магнитного контура и/или аккумуляторной батареи для создания вращающегося магнитного поля ветровой турбиной.

Необязательно, аккумуляторная батарея является кольцевой, или множество аккумуляторных батарей имеют кольцеобразную форму.

Необязательно, магнитный контур содержит вращающийся вал и по меньшей мере одну пару полюсных наконечников, причем каждая пара полюсных наконечников содержит два полюсных наконечника, расположенные сверху и снизу или справа и слева от аккумуляторной батареи для создания магнитного поля, окружающего аккумуляторную батарею, а вращающийся вал используется для приведения в действие аккумуляторной батареи или полюсных наконечников, так что аккумуляторная батарея генерирует индуцированный ток в магнитном поле, причем индуцированный ток используется для зарядки аккумуляторной батареи.

Необязательно, магнитный контур, генерируемый полюсными наконечниками, проходит через аккумуляторную батарею, при этом аккумуляторная батарея формирует индуцированный потенциал и индуцированный ток во вращающемся магнитном поле, генерируемом магнитным контуром.

Необязательно, линии магнитного поля вращающегося магнитного контура не параллельны тангенциальному направлению вращения выполненного с возможностью вращения магнитного контура, причем линии магнитного поля выполненного с возможностью вращения магнитного контура и тангенциальное направление вращения выполненного с возможностью вращения магнитного контура не перпендикулярны электролитной диафрагме, причем аккумуляторная батарея генерирует индуцированный потенциал под действием вращающегося магнитного поля, и направление индуцированного потенциала соответствует направлению положительного и отрицательного электродов аккумуляторной батареи.

В настоящем изобретении также предложен способ генерации ветровой энергии, включающий: получение значения ветровой энергии, и управление, в соответствии со значением ветровой энергии, ветровой турбиной для приведения в действие генератора для генерации электроэнергии и/или ветровой турбиной для приведения в действие блока накопления электроэнергии для зарядки, включая: если ветровая энергия имеет значение между первым пороговым значением ветровой энергии и вторым пороговым значением ветровой энергии, приведение в действие только генератора для генерации энергии с помощью ветровой турбины, если значение ветровой энергии превышает второе пороговое значение ветровой энергии, одновременное приведение в действие генератора и блока накопления электроэнергии для зарядки ветровой турбиной, и, если значение ветровой энергии меньше, чем первое пороговое значение ветровой энергии, приведение в действие только блока накопления электроэнергии для зарядки или приведение в действие блока накопления электроэнергии для вывода индуцированной электрической энергии наружу с помощью ветровой турбины, при этом первое пороговое значение ветровой энергии меньше второго порогового значения ветровой энергии.

Необязательно, первое пороговое значение скорости ветра составляет 2-5 м/с, а второе пороговое значение скорости ветра составляет 10-25 м/с.

Необязательно, способ генерации ветровой энергии дополнительно включает регулирование скорости, с которой заряжается блок накопления электроэнергии, в соответствии со значением ветровой энергии.

Необязательно, блок накопления электроэнергии содержит магнитный контур и по меньшей мере одну группу аккумуляторных батарей, обеспечение зарядки блока накопления электроэнергии с помощью ветровой турбины включает: обеспечение относительного вращения между магнитным контуром и аккумуляторной батареей с помощью ветровой турбины для формирования вращающегося магнитного поля, приложенного к аккумуляторной батарее, и генерацию индуцированного тока под действием вращающегося магнитного поля посредством аккумуляторной батареи для зарядки блока накопления электроэнергии, причем блок накопления электроэнергии дополнительно выполнен с возможностью вывода индуцированной электрической энергии в сеть через инвертор.

Необязательно, магнитный контур представляет собой выполненный с возможностью вращения магнитный контур, используемый для создания магнитного поля, окружающего аккумуляторную батарею, при этом приведение в действие блока накопления электроэнергии для зарядки ветровой турбиной дополнительно включает: приведение выполненного с возможностью вращения магнитного контура и/или аккумуляторной батареи во вращение для создания вращающегося магнитного поля ветровой турбиной.

Необязательно, аккумуляторная батарея является кольцевой, или же множество аккумуляторных батарей имеют кольцеобразную форму.

Необязательно, магнитный контур содержит вращающийся вал и по меньшей мере одну пару полюсных наконечников, причем каждая пара полюсных наконечников содержит два полюсных наконечника, расположенных сверху и снизу или справа и слева от аккумуляторной батареи для создания магнитного поля, окружающего аккумуляторную батарею, при этом вращающийся вал используется для приведения в действие аккумуляторной батареи или полюсных наконечников, так что аккумуляторная батарея генерирует индуцированный ток в магнитном поле, причем индуцированный ток используется для зарядки аккумуляторной батареи.

Необязательно, магнитный контур, генерируемый полюсными наконечниками, проходит через аккумуляторную батарею, и аккумуляторная батарея формирует индуцированный потенциал и индуцированный ток во вращающемся магнитном поле, генерируемом магнитным контуром.

Необязательно, линии магнитного поля выполненного с возможностью вращения магнитного контура не параллельна тангенциальному направлению вращения выполненного с возможностью вращения магнитного контура, причем линии магнитного поля выполненного с возможностью вращения магнитного контура и тангенциальное направление вращения выполненного с возможностью вращения магнитного контура не перпендикулярны электролитной диафрагме, при этом аккумуляторная батарея генерирует индуцированный потенциал под действием вращающегося магнитного поля, и направление индуцированного потенциала соответствует направлению положительного и отрицательного электродов аккумуляторной батареи.

Устройство генерации ветровой энергии, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, содержит блок сбора данных, ветровую турбину, генератор, блок накопления электроэнергии и контроллер, при этом блок сбора данных выполнен с возможностью получения значения ветровой энергии, контроллер выполнен с возможностью управления ветровой турбиной в соответствии со значением ветровой энергии для приведения в действие генератора для генерации электроэнергии и/или для приведения в действие блока накопления электроэнергии для зарядки, при этом, если значение ветровой энергии находится между первым пороговым значением ветровой энергии и вторым пороговым значением ветровой энергии, ветровая турбина приводит в действие только генератор для генерации электроэнергии, если значение ветровой энергии превышает второе пороговое значение ветровой энергии, ветровая турбина одновременно приводит в действие генератор и блок накопления электроэнергии для зарядки, если значение ветровой энергии меньше, чем первое пороговое значение ветровой энергии, ветровая турбина только приводит в действие блок накопления электроэнергии для зарядки или управляет блоком накопления электроэнергии, чтобы выводить индуцированную электрическую энергию наружу, при этом первое пороговое значение ветровой энергии меньше второго порогового значения ветровой энергии. Устройство генерации ветровой энергии выбирает подходящий режим генерации электроэнергии в соответствии со значением ветровой энергии и не только эффективно балансирует подачу электроэнергии в сеть в период пика и периода спада генерации ветровой энергии, но также напрямую преобразует энергию ветра в электролитическую энергию, что позволяет избежать звена преобразования энергии и уменьшить потери энергии.

Другие особенности и преимущества вариантов выполнения настоящего изобретения подробно описаны в следующем разделе «Подробное описание».

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопровождающие чертежи включены для обеспечения дальнейшего понимания вариантов выполнения изобретения и составляют часть данного описания и вместе с подробным описанием, приведенным ниже, служат для пояснения, но не ограничения вариантов выполнения изобретения.

На прилагаемых чертежах:

Фиг. 1 изображает блок-схему способа генерации ветровой энергии, выполненного в соответствии с изобретением,

Фиг. 2 изображает структурную схематическую диаграмму устройства генерации ветровой энергии, выполненного в соответствии с изобретением,

Фиг. 3 изображает структурную схематическую диаграмму блока накопления электроэнергии для генерации ветровой энергии, выполненного в соответствии с изобретением,

Фиг. 4 изображает структурную схему поперечного сечения кольцевой аккумуляторной батареи, выполненной в соответствии с изобретением,

Фиг. 5 изображает схематическое изображение принципа работы кольцевой аккумуляторной батареи, выполненной в соответствии с изобретением,

Фиг. 6 изображает структурную схематическую диаграмму подполости кольцевой аккумуляторной батареи, выполненной в соответствии с изобретением,

Фиг. 7 изображает принципиальную схему другого устройства генерации ветровой энергии, выполненного в соответствии с изобретением,

Фиг. 8 изображает график кривой скорости ветра и движущей силы первого варианта выполнения устройства генерации ветровой энергии, выполненного в соответствии с изобретением, и

Фиг. 9 изображает график кривой скорости ветра и движущей силы второго варианта выполнения устройства генерации ветровой энергии, выполненного в соответствии с изобретением.

Описание номеров позиций

01 - ветровая турбина,

02 - генератор,

03 - компонент передачи,

04 - блок накопления электроэнергии,

111 - вращающийся вал,

112 - первый полюсный наконечник,

113 - второй полюсный наконечник,

11 - выполненный с возможностью вращения магнитный контур,

12 - кольцевая аккумуляторная батарея,

121 - диафрагма аккумуляторной батареи,

122 - катодная пластина,

123 - анодная пластина,

201 - подполость.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

Подробное описание вариантов выполнения настоящего изобретения ниже приведено со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует понимать, что конкретные варианты выполнения, описанные здесь, являются просто иллюстративными и пояснительными к вариантам выполнения изобретения и не предназначены для ограничения вариантов выполнения изобретения.

Фиг. 1 представляет собой блок-схему способа генерации ветровой энергии в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на Фиг. 1, этап S101 предназначен для получения значения ветровой энергии. Скорость ветра - это поступательная скорость ветра, и чем больше разница давления воздуха между двумя соседними областями, тем быстрее поток воздуха, тем больше скорость ветра и, естественно, тем больше сила ветра. Поэтому ветер обычно выражается силой ветра, а единица скорости ветра выражается количеством метров в секунду или количеством километров в час. Значение ветровой энергии - это значение скорости ветра. В этой заявке предпочтительно, чтобы ветровая турбина собирала энергию ветра, а значение скорости ветра определяется в соответствии с вращением ветровой турбины, чтобы получить значение ветровой энергии. Ветроэнергетическая установка обычно работает с переменной скоростью, в то время как прямой привод, полупрямой привод или коробка увеличения скорости обычно не регулируют скорость. Генерация ветровой энергии в этой заявке в основном собирает значения ветровой энергии в диапазоне 2-25 м/с.

Этап S102 заключается в выборе для ветровой турбины, в соответствии со значением ветровой энергии, приведения в действие генератора для генерации электроэнергии и/или для приведения в действие блока накопления электроэнергии для зарядки, что, в частности, включает: если значение ветровой энергии находится между первым пороговым значением ветровой энергии и вторым пороговым значением ветровой энергии, ветровая турбина приводит в действие только генератор для генерации электроэнергии, если значение ветровой энергии превышает второе пороговое значение ветровой энергии, ветровая турбина одновременно приводит в действие генератор и блок накопления электроэнергии для зарядки, и, если значение ветровой энергии меньше, чем первое пороговое значение ветровой энергии, ветровая турбина приводит в действие только блок накопления электроэнергии для зарядки или заставляет модуль накопления электроэнергии выводить индуцированную электрическую энергию наружу, при этом первое пороговое значение ветровой энергии меньше второго порогового значения ветровой энергии. В это время, если ветровой электростанции необходимо повысить выходную мощность и в блоке накопления электроэнергии может находиться накопленное количество электроэнергии, то одновременно производится генерация электроэнергии. Первое пороговое значение ветровой энергии предпочтительно составляет 2-5 м/с, т.е. стартовая скорость ветра (скорость включения ветровой турбины). Второе пороговое значение ветровой энергии предпочтительно составляет 10-25 м/с, т.е. номинальную скорость ветра ветровой турбины. Способ может эффективно решить проблему потерь ветровой энергии, вызванных тем фактом, что генератор не может полностью преобразовать сгенерированную энергию из-за избыточной ветровой энергии, или же генератор не может приводиться в движение для генерации энергии из-за слишком малой ветровой энергии при сборе ветровой энергии для генерации электроэнергии. Максимальная мощность приема ветра согласно изобретению = максимальной мощности приема ветра генератором + максимальная мощность приема ветра блоком накопления электроэнергии.

Блок накопления электроэнергии содержит магнитный контур и по меньшей мере одну группу аккумуляторных батарей, а приведение блока накопления электроэнергии на зарядку с помощью ветровой турбины включает обеспечение относительного вращения между магнитным контуром и аккумуляторной батареей с помощью ветровой турбины для формирования вращающегося магнитного поля, приложенного к аккумуляторной батарее, и генерацию индуцированного тока под вращающимся магнитным полем посредством аккумуляторной батареи для зарядки блока накопления электроэнергии, и использование блока накопления электроэнергии также для внешнего вывода индуцированной электрической энергии через подключение к сети инвертора. Магнитный контур, генерируемый полюсными наконечниками, проходит через аккумуляторную батарею, при этом аккумуляторная батарея формирует индуцированный потенциал и индуцированный ток во вращающемся магнитном поле, генерируемом магнитным контуром.

Магнитный контур представляет собой вращающийся магнитный контур, используемый для создания магнитного поля, окружающего аккумуляторную батарею, причем приведение в действие блока накопления электроэнергии для зарядки ветровой турбиной дополнительно включает приведение во вращение ветровой турбиной выполненного с возможностью вращения магнитного контура и/или аккумуляторной батареи для создания вращающегося магнитного поля.

Форма аккумуляторной батареи является кольцевой, или же несколько аккумуляторных батарей имеют кольцеобразную форму. Внутри аккумуляторной батареи расположена электролитная диафрагма. Линии магнитного поля выполненного с возможностью вращения магнитного контура не параллельны вращательному тангенциальному направлению выполненного с возможностью вращения магнитного контура, а линии магнитного поля выполненного с возможностью вращения магнитного контура и вращательное тангенциальное направление выполненного с возможностью вращения магнитного контура не перпендикулярны электролитной диафрагме, причем аккумуляторная батарея генерирует индуцированный потенциал под действием вращающегося магнитного поля, и направление индуцированного потенциала соответствует направлению положительного и отрицательного электродов аккумуляторной батареи. Предпочтительно, линии магнитного поля выполненного с возможностью вращения магнитного контура перпендикулярны вращательному тангенциальному направлению выполненного с возможностью вращения магнитного контура, а линии магнитного поля выполненного с возможностью вращения магнитного контура и вращательное тангенциальное направление выполненного с возможностью вращения магнитного контура параллельны электролитной диафрагме.

Аккумуляторная батарея (группа) может содержать электролит, который может представлять собой сырье, такой как органический растворитель высокой чистоты, литиевая соль электролита, необходимая добавка и т.п., и растворитель, которым может быть вода, приготовленная при определенных условиях и в определенном соотношении. Диафрагма аккумуляторной батареи может представлять собой тканую пленку, нетканую пленку (нетканый материал), микропористую пленку, композитную пленку, диафрагменную бумагу, ламинированную пленку и т.п.

Материалом корпуса аккумуляторной батареи может быть изолирующая пластмасса, стекло и т.п.

Магнитный контур содержит вращающийся вал и по меньшей мере одну пару полюсных наконечников, причем каждая пара полюсных наконечников содержит два полюсных наконечника, расположенные сверху и снизу или справа и слева от аккумуляторной батареи для создания магнитного поля, окружающего аккумуляторную батарею, при этом вращающийся вал используется для приведения в движение аккумуляторной батареи или полюсных наконечников, так что аккумуляторная батарея генерирует индуцированный ток в магнитном поле, причем индуцированный ток используется для зарядки аккумуляторной батареи.

Интенсивность магнитной индукции магнитного контура определяется в соответствии со значением силы ветра, а интенсивность магнитной индукции магнитного контура можно специально регулировать в соответствии со значением силы ветра, включая регулировку тока источника питания полюсного наконечника и магнита в зависимости от значения силы ветра. Этот способ может уменьшить потери в магнитном контуре и максимально эффективно использовать блок накопления электроэнергии.

Чтобы устранить дефекты, заключающиеся в том, что структура блока накопления электроэнергии устройства балансировки источника питания в предшествующем уровне техники является слишком сложной, или потери энергии в процессе преобразования энергии слишком велики, в заявке предложено устройство генерации ветровой энергии, содержащее: блок сбора данных, генератор и контроллер, при этом блок сбора данных используется для получения значения ветровой энергии, контроллер используется для выбора работы ветровой турбины, в соответствии со значением ветровой энергии, для приведения в действие генератора для генерации электроэнергии и/или для приведения в действие блока накопления электроэнергии для зарядки, включая: если значение ветровой энергии находится между первым пороговым значением ветровой энергии и вторым пороговым значением ветровой энергии, то ветровая турбина приводит в действие только генератор для генерации электроэнергии, если значение ветровой энергии превышает второе пороговое значение ветровой энергии, то ветровая турбина одновременно приводит в действие генератор и блок накопления электроэнергии для зарядки, и, если значение ветровой энергии меньше, чем первое пороговое значение ветровой энергии, ветровая турбина приводит в действие только блока накопления электроэнергии для зарядки или заставляет блок накопления электроэнергии выводить индуцированную электрическую энергию наружу, при этом первое пороговое значение ветровой энергии меньше второго порогового значения ветровой энергии.

В частности, Фиг. 2 изображает структурную схематическую диаграмму устройства генерации ветровой энергии в соответствии с настоящим изобретением, и, как показано на Фиг. 2, устройство генерации ветровой энергии содержит ветровую турбину 01, генератор 02, компонент 03 передачи и блок 04 накопления электроэнергии.

Фиг. 3 изображает структурную схематическую диаграмму блока накопления электроэнергии для генерации ветровой энергии, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, причем, как показано на Фиг. 3, блок 04 накопления электроэнергии содержит магнитный контур и аккумуляторную батарею (группу), при этом генерация ветровой энергии блока 04 накопления электроэнергии включает приведение в относительное вращение магнитного контура и аккумуляторной батареи (группы) с помощью ветровой энергии для формирования вращающегося магнитного поля, приложенного к аккумуляторной батарее (группе), и генерирование индуцированного тока под вращающимся магнитным полем аккумуляторной батареей (группой).

В частности, блок 04 накопления электроэнергии содержит выполненный с возможностью вращения магнитный контур 11 для создания магнитного поля, окружающего аккумуляторную батарею, причем аккумуляторная батарея снабжена катодной аккумуляторной батареей (группой) и анодной аккумуляторной батареей (группой). Генерация ветровой энергии блоком 04 накопления электроэнергии включает: ветровая энергия приводит во вращение магнитный контур 11 и/или аккумуляторную батарею для создания вращающегося магнитного поля, а катодная аккумуляторная батарея (группа) и анодная аккумуляторная батарея (группа) генерируют индуцированный ток во вращающемся магнитном поле. Форма аккумуляторной батареи является кольцевой, т.е. аккумуляторная батарея в настоящей заявке предпочтительно является кольцевой аккумуляторной батареей 12, содержащую аккумуляторную батарею (группу) и диафрагму 121 для разделения аккумуляторной батареи (группы) на катодную аккумуляторную батарею (группу) и анодную аккумуляторную батарею (группу). Катодная аккумуляторная батарея (группа) и анодная аккумуляторная батарея (группа) снабжены, соответственно, катодной пластиной 122 и анодной пластиной 123. Катодная 122 и анодная 123 пластины снабжены, соответственно, выходными интерфейсами постоянного тока для вывода индуцированного тока.

Выполненный с возможностью вращения магнитный контур содержит вращающийся вал 111 и по меньшей мере одну пару полюсных наконечников. Полюсные наконечники установлены на обоих концах аккумуляторной батареи для создания магнитного поля, окружающего аккумуляторную батарею. Вал 111 приводит в движение аккумуляторную батарею или полюсные наконечники аккумуляторной батареи, создавая индуцированный ток в магнитном поле. Магнитный контур 11 содержит вращающийся вал 111, проходящий через кольцевое отверстие кольцевой аккумуляторной батареи 12 (т.е. кольцевое отверстие батареи 12), и одну или несколько пар полюсных наконечников (например, первый полюсный наконечник 112 и второй полюсный наконечник 113), расположенные соответственно с обеих сторон диафрагмы 121 аккумуляторной батареи и перпендикулярно ей.

Один конец компонента 03 передачи находится в соединении с возможностью передачи с ветровой турбиной 01, а два конца вывода крутящего момента на другом конце компонента 03 передачи находятся, соответственно, в соединении с возможностью передачи с генератором 02 и вращающимся валом 111 для альтернативного или одновременного приведения в движение генератора 02 и вала 111. На практике режим соединения компонента 03 передачи с генератором 02 и вращающимся валом 111 может относиться к режиму соединения сцепления или режиму включения передачи. Приводной вращающийся вал 11 может вращать пару полюсных наконечников с обеих сторон батареи 12. Вращение вызывает возникновение наведенного потенциала и наведенного тока между аккумуляторными батареями (группами) с обеих сторон диафрагмы 121.

И генератор 03, и интерфейс вывода постоянного тока используются для подачи электроэнергии в сеть. Выходная механическая энергия ветровой турбины 01 для подачи энергии в сеть будет колебаться, и если ее не отрегулировать, будет, соответственно, колебаться выходная мощность генератора 02. В известном уровне техники устройство накопления электроэнергии обычно предназначено для хранения электроэнергии в течение пикового периода выдачи механической энергии от ветровой турбины 01, чтобы уменьшить подачу электроэнергии в сеть и поддерживать стабильность подачи электроэнергии в сеть за счет вспомогательного источника питания от устройства накопления электроэнергии в период спада генерации механической энергии от ветровой турбины 01.

В принципе работы электролитического накопителя энергии предшествующего уровня техники источник питания постоянного тока обычно используется для подачи питания на две электродные пластины в аккумуляторной батарее для преобразования электрической энергии в химическую энергию для накопления энергии. То есть, в предшествующем уровне техники необходимо устройство преобразования мощности переменного тока в постоянный для преобразования мощности переменного тока генератора в мощность постоянного тока, а затем зарядки аккумуляторной батареи, так что конструкция устройства балансировки источника питания становится сложной или потери энергии в процессе преобразования энергии становятся слишком велики.

В варианте выполнения изобретения нет необходимости устанавливать источник питания постоянного тока для аккумуляторной батареи, но индуцированный потенциал и индуцированный ток генерируются непосредственно между аккумуляторными батареями (группами) по обе стороны диафрагмы аккумуляторной батареи, так что аккумуляторные батареи (группы) электролизуются. Принцип работы варианта выполнения настоящего изобретения заключается в том, что, когда ветровая турбина 01 выдает механическую энергию, вращающийся вал вращающегося магнитного контура 11 может приводиться во вращение компонентом 13 передачи, и в это время два полюсных наконечника, расположенные рядом с катодной камерой и анодной камерой кольцевой аккумуляторной батареи 12, приводятся во вращение магнитным контуром 11. Поскольку батарея 12 неподвижна, то при вращении пары полюсных наконечников магнитные линии вращающегося магнитного поля между парой полюсных наконечников разрезаются аккумуляторной батареей (группой) в батарее 12, тем самым генерируя индуцированный потенциал и индуцированный ток в аккумуляторной батарее (группе), тем самым вызывая в аккумуляторной батарее (группе) электрохимическую реакцию.

Фиг. 4 изображает структурную схему в разрезе кольцевой аккумуляторной батареи, выполненной в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на Фиг. 4, поперечное сечение кольцевой аккумуляторной батареи 12 может быть прямоугольным. Кроме того, батарея 12 также может иметь кольцевое поперечное сечение. Аккумуляторную батарею (группу) в батарее 12 необходимо разделить на катодную камеру и анодную камеру диафрагмой 121. Направление, в котором расположена диафрагма 121, должно быть адаптировано к двум полюсным наконечникам пары полюсных наконечников в магнитном контуре 11. То есть, после разделения батареи 12 на анодную и катодную камеры диафрагмой 121, два противоположных полюсных наконечника пары полюсных наконечников оказываются расположенными, соответственно, на стороне анодной камеры и на стороне катодной камеры, так что при вращении пары полюсных наконечников линии магнитного поля магнитного поля между парой полюсных наконечников разрезаются аккумуляторной батареей (группой) в батарее 12.

Фиг. 3 схематически представляет принцип работы кольцевой аккумуляторной батареи, в соответствии с изобретением. Как показано на Фиг. З, когда пара полюсных наконечников вращается, аккумуляторная батарея (группа) внутри батареи 12 перемещается относительно магнитного поля (интенсивность магнитной индукции В) между двумя полюсными наконечниками, относительная скорость устанавливается равной v и перпендикулярна кривой намагничивания, поскольку аккумуляторная батарея (группа) является электропроводящей, в аккумуляторной батарее (группе) под действием наведенного электрического поля E₁ создается наведенный потенциал: катионы в аккумуляторной батарее (группа) мигрируют к катоду, а анионы мигрируют к аноду, что приводит к плотности тока J из:

Аккумуляторная батарея (группа) внутри кольцевой аккумуляторной батареи 12 подвергается реакциям электролиза, соответственно, на катоде и аноде. В отличие от внешнего источника питания постоянного тока предшествующего уровня техники, электрическое поле в настоящем изобретении генерируется в аккумуляторной батарее (группе), тогда как электрическое поле в предшествующем уровне техники применяется внешне с помощью источника питания постоянного тока. Следует отметить, что магнит, в соответствии с настоящим изобретением, может быть постоянным магнитом или электромагнитом, причем постоянный магнит предпочтительно представляет собой постоянный магнит, накапливающий большую энергию.

Кроме того, когда магнит представляет собой электромагнит, может быть установлен электромагнитный блок управления (не показан), который управляет скоростью электролиза аккумуляторной батареи (группы) путем регулирования интенсивности магнитной индукции магнита. То есть скорость, с которой заряжается блок накопления электроэнергии, регулируется в соответствии со значением ветровой энергии, и, в частности, ток питания электромагнита может регулироваться в соответствии со значением ветровой энергии, чтобы регулировать интенсивность магнитной индукции магнитного контура. Предпочтительно, анодная и катодная пластины также могут быть снабжены внешним блоком контроля напряжения (не показан) для контроля напряжения аккумуляторной батареи и отражения степени зарядки.

Фиг. 6 изображает структурную схематическую диаграмму подполости кольцевой аккумуляторной батареи, выполненной в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на Фиг. 6, внутренняя полость кольцевой аккумуляторной батареи 12, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, может дополнительно содержать множество взаимно независимых подполостей 201 (т.е. множество аккумуляторных батарей или группы аккумуляторных батарей состоят из множества подполостей 201). Каждая подполость 201 имеет диафрагму 121 аккумуляторной батареи, катодную пластину 122 и анодную пластину 123. Таким образом, каждая подполость может действовать индивидуально как вспомогательная аккумуляторная батарея. Следует отметить, что количество и размер подполостей в настоящем изобретении могут быть установлены в соответствии с потребностями специалистов в данной области техники и здесь конкретно не ограничены. Компонент передачи дополнительно содержит механизм передачи скорости вращения (не показан), причем механизм передачи скорости вращения установлен между ветровой турбиной и вращающимся валом для управления скоростью вращения вращающегося вала. Интерфейс вывода постоянного тока также может быть подключен к инвертору (не показан), чтобы можно было обеспечить вывод мощности переменного тока в сеть.

Подводя итог, можно сказать, что в устройстве генерации ветровой энергии, предложенном в настоящем изобретении, аккумуляторная батарея имеет кольцевую форму и выполненный с возможностью вращения магнитный контур, способный генерировать индуцированный потенциал и индуцированный ток в аккумуляторных батареях (группах) между катодной камерой и анодной камерой кольцевой аккумуляторной батареи при вращении расположен так, что индуцированный потенциал и индуцированный ток для электролитического аккумулирования в аккумуляторной батарее (группы) может генерироваться в аккумуляторной батарее (группе) за счет механического энергетического привода ветровой турбины после компонента передачи в соединении с возможностью передачи с ветровой турбиной. Поскольку аккумуляторную батарею, в соответствии с настоящим изобретением, не требуется снабжать источником питания постоянного тока, механическая энергия ветровой турбины может быть непосредственно преобразована в электролитическую энергию, тем самым уменьшая звено преобразования энергии, тем самым эффективно упрощая конструкцию устройства хранения электрической энергии и снижая потери энергии, вызванные преобразованием энергии.

В соответствии с настоящим изобретением, диафрагма 121 также может установлена параллельна осевому направлению вращающегося вала, чтобы разделить аккумуляторную батарею на анодную камеру со стороны внутренней кольцевой стенки кольцевой аккумуляторной батареи 12 и катодную камеру со стороны внешней кольцевой стенки батареи 12 (как показано на Фиг. 4). Кроме того, в зависимости от направления вращения магнитного контура 11 также можно разделить аккумуляторную батарею на катодную камеру со стороны внутренней кольцевой стенки батареи 12 и анодную камеру со стороны внешней кольцевой стенки батареи 12.

Для адаптации полюсных наконечников к диафрагме 121, магнитный контур 11 может быть выполнен таким образом, что вращающийся вал 111 проходит как магнит через кольцевое отверстие, заключенное в батарею 12 и одну или несколько пар полюсных наконечников (например, первый полюсный наконечник 112 и второй полюсный наконечник 113, имеющие форму диска) установлены, соответственно, как на верхнем, так и на нижнем концах вращающегося вала 111. Кольцевая батарея 12 расположена между парой полюсных наконечников. Предпочтительно, внешний край дискового полюсного наконечника соответствует внешнему краю батареи 12.

Магнитное поле В, приложенное магнитным контуром 11, перпендикулярно аккумуляторной батарее, вращение которой может обеспечить вращение магнитного поля. Интенсивность магнитной индукции магнитного контура 11 в аккумуляторной батарее равна В, а линейная скорость вращения равна v. Поскольку аккумуляторная батарея (группа) относительно неподвижна, а магнитное поле относительно подвижно, направление v в формуле расчета индуцированного электрического поля противоположно направлению движения магнитного поля. Взяв Фиг. 1 в качестве примера, направление индуцированного электрического поля направлено от внутреннего кольца к внешнему кольцу, так что одна сторона внутренней кольцевой стенки кольцевой аккумуляторной батареи 12 является анодной камерой аккумуляторной батареи, а одна сторона внешней кольцевой аккумуляторной батареи 12 является катодной камерой аккумуляторной батареи, то есть для кольцевой аккумуляторной батареи 12, показанной на Фиг. 3, внутренняя сторона генерирует анодную реакцию, а внешняя сторона генерирует катодную реакцию.

Фиг. 7 изображает принципиальную схему другого устройства генерации ветровой энергии, выполненного в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на Фиг. 7, диафрагма 121 аккумуляторной батареи может быть расположена перпендикулярно осевому направлению вращающегося вала, так что аккумуляторную батарею можно разделить на анодную камеру со стороны верхнего конца кольцевой аккумуляторной батареи 12 и катодную камеру со стороны нижнего конца батареи 12 (как показано на Фиг. 3). Далее, в зависимости от направления вращения магнитного контура 11, также можно разделить аккумуляторную батарею на катодную камеру со стороны верхнего торца батареи 12 и анодную камеру со стороны нижнего конца батареи 12.

Чтобы адаптировать пару полюсных наконечников к аккумулятору, магнитный контур 11 может быть выполнен так, что вращающийся вал 111 в качестве одного полюсного наконечника из пары полюсных наконечников выполненного с возможностью вращения магнитного контура проходит через круглое отверстие, заключенное в кольцевую аккумуляторную батарею 12, а на верхний конец вращающегося вала насажен кольцевой магнит. Внешний край кольцевого магнита закрыт еще одним полюсным наконечником в виде отрезка трубы, а кольцевая аккумуляторная батарея 12 расположена между двумя полюсными наконечниками.

Когда выполненный с возможностью вращения магнитный контур, изображенный на Фиг. 7, поворачивается против часовой стрелки, линии магнитного поля ориентированы горизонтально внутрь, а индуцированное электрическое поле, создаваемое в аккумуляторной батарее (группе) (например, электролизованной воде), ориентировано сверху вниз, причем аккумуляторная батарея имеет анодную камеру на верхней стороне и катодную камеру на нижней стороне. Промежуточная кольцевая аккумуляторная батарея (группа) с диафрагмой 121 изолирует генерируемый газ и создает внутреннее электрическое поле.

Настоящее изобретение также обеспечивает систему генерации ветровой энергии, содержащую механизм управления и устройство балансировки выходной мощности для генерации ветровой энергии, как описано в вышеприведенных вариантах выполнения, при этом механизм управления используется для управления зацеплением компонента передачи с вращающимся валом и/или генератором и расцеплением от них/него.

Два конца вывода крутящего момента на другом конце компонента передачи в соединении с возможностью передачи с генератором и вращающимся валом для приведения в движение, соответственно, генератора и вращающегося вала попеременно или одновременно, в частности: один конец компонента передачи находится в соединении с ветровой турбиной с возможностью передачи, чтобы можно было передавать мощность ветровой турбины, другой конец компонента передачи включает два конца вывода крутящего момента, которые находятся в соединении с возможностью передачи, соответственно, с генератором и с вращающимся валом, причем режим соединения конца вывода крутящего момента с генератором или вращающимся валом может быть управляемым соединением, т.е. генератор или вращающийся вал могут получать привод конца вывода крутящего момента через контактное соединение, как это необходимо, или могут отключать привод конца вывода крутящего момента по мере необходимости.

На практике может случиться так, что во время пикового периода генерации механической энергии ветровой турбиной 01 вращающийся вал получает привод вывода крутящего момента через контактное соединение, тем самым уменьшая подачу электроэнергии в сеть через аккумуляторную батарею (группу) внутри батареи 12, а во время периода спада генерации механической энергии ветровой турбиной 01 вращающийся вал отделяется от конца вывода крутящего момента, и стабильность подачи электроэнергии в сеть поддерживается с помощью вспомогательного источника питания устройства балансировки источника питания.

В настоящем изобретении устройство накопления электроэнергии напрямую подключено к ветровой турбине, и нет необходимости обеспечивать источник питания постоянного тока для вывода механической энергии от ветровой турбины, тогда как индуцированный потенциал и индуцированный ток генерируются непосредственно в аккумуляторных батареях (группах) по обе стороны диафрагмы аккумуляторной батареи, так что аккумуляторные батареи (группы) заряжаются. Особый принцип работы заключается в том, что, когда ветровая турбина выдает механическую энергию, вращающийся вал магнитного контура 11 может приводиться во вращение компонентом 13 передачи, и в это время полюсные наконечники, примыкающие к катодной камере и к анодной камере кольцевой аккумуляторной батареи 12, приводятся во вращение для вращения магнитного контура 11. Поскольку батарея 12 неподвижна, при вращении пары полюсных наконечников вращающееся магнитное поле между парой полюсных наконечников разрезается батареей (группой) в батарее 12, тем самым генерируя индуцированный потенциал и индуцированный ток в аккумуляторной батарее (группе) и далее приводя к тому, что аккумуляторная батарея (группа) подвергается электрохимической реакции.

Предпочтительно, в варианте выполнения настоящего изобретения дополнительно могут быть включены блок обработки и блок мониторинга, при этом блок мониторинга используется для получения данных о прямом источнике питания генератора в реальном времени, а блок обработки используется для формирования команды управления механизмом управления в соответствии с данными прямого источника питания и заданным правилом.

В одном варианте выполнения изобретения данные о прямой подаче относятся к данным о подаче электропитания генератора в сеть, причем с помощью данных о прямой подаче электропитания можно определить, требуется ли накопление электроэнергии и требуется ли вспомогательный источник питания для электрической сети в соответствии с заданным правилом и генерировать соответствующую команду управления для определения состояния подключения двух выходных концов крутящего момента к генератору или вращающемуся валу и состояния подключения выходного интерфейса постоянного тока к сети.

Кроме того, в одном варианте выполнения настоящего изобретения также может быть включен блок управления электролизом (не показан), причем блок управления электролизом содержит блок мониторинга и блок обработки, причем блок мониторинга предназначен для контроля скорости реакции электролиза аккумуляторной батареи (группы), а блок обработки используется для формирования команды управления скоростью вращения механизма передачи скорости вращения в соответствии со скоростью электролитической реакции, таким образом, достигается плавность процесса накопления электроэнергии и уменьшаются колебания реакции электролиза.

Первый вариант выполнения:

Конкретные параметры выполнения блока сбора данных и генератора в устройстве генерации ветровой энергии, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, показаны в Таблицах 1-3 ниже, а их кривые скорости ветра и движущей силы показаны на Фиг. 8.

Второй вариант выполнения:

Конкретные параметры выполнения блока сбора данных и генератора в устройстве генерации ветровой энергии, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, показаны в Таблицах 4-6 ниже, а их кривые скорости ветра и движущей силы показаны на Фиг. 9.

Третий вариант выполнения:

Теоретически рассчитанные данные: наведенный потенциал=Е=В*1*v,

Данные испытаний настоящей заявки: интенсивность магнитной индукции В=0,15 Тл, скорость вращения v=1 м/с, диаметр индукционного тела d=10 см, напряжение индукции Е (U)=5 мВ.

Подводя итог, можно видеть, что результаты испытаний настоящей заявки согласуются с теоретическими данными.

Настоящее изобретение также обеспечивает устройство балансировки выходной мощности для генерации ветровой энергии, содержащее ветровую турбину, генератор, компонент передачи и блок накопления электроэнергии, причем блок накопления электроэнергии содержит выполненный с возможностью вращения магнитный контур и кольцевую аккумуляторную батарею, причем кольцевая аккумуляторная батарея снабжена аккумулятором (группой), причем кольцевая аккумуляторная батарея содержит диафрагму, которая служит для разделения аккумуляторной батареи (группы) на катодную и анодную камеры, причем катодная камера и анодная камера снабжены, соответственно, катодной пластиной и анодной пластиной, при этом катодная пластина и анодная пластина соответственно снабжены интерфейсами вывода постоянного тока, причем выполненный с возможностью вращения магнитный контур содержит вращающийся вал, проходящий через кольцевое отверстие кольцевой аккумуляторной батареи, и одну или несколько пар полюсных наконечников, расположенных, соответственно, на двух сторонах и перпендикулярно диафрагме аккумуляторной батареи, при этом один конец компонента передачи находится в соединении с возможностью передачи с ветровой турбиной, а два конца вывода крутящего момента на другом конце компонента передачи находятся, соответственно, в соединении с возможностью передачи с электрическим генератором и вращающимся валом для альтернативного или одновременного приведения в действие электрического генератора и вращающегося вала, приводной вращающийся вал способен вращать пару полюсных наконечников с обеих сторон кольцевой аккумуляторной батареи, вращение вызывает возникновение наведенного потенциала и наведенного тока между аккумуляторными батареями (группами) на двух сторонах диафрагмы аккумуляторной батареи, причем генератор и интерфейс вывода постоянного тока используются для подачи электроэнергии в сеть.

Предпочтительно, в настоящем изобретении, когда диафрагма аккумуляторной батареи установлена параллельно осевому направлению вращающегося вала, для разделения аккумуляторной батареи (группы) на внутреннюю и внешнюю стороны, выполненный с возможностью вращения магнитный контур выполнен таким образом, что вращающийся вал проходит через круглое отверстие, образованное кольцевой батареей, в качестве магнита и полюсные наконечники установлены на верхнем и нижнем концах вращающегося вала для формирования, соответственно, пары полюсных наконечников, а кольцевая аккумуляторная батарея расположена между парой полюсных наконечников.

Предпочтительно, в настоящем изобретении полюсный наконечник имеет форму диска, а его внешний край соответствует внешнему краю кольцевой канавки.

Предпочтительно, в настоящем изобретении магнит содержит постоянный магнит или электромагнит.

Предпочтительно, в настоящем изобретении постоянный магнит представляет собой постоянный магнит с высоким запасом энергии.

Предпочтительно, в настоящем изобретении, когда магнит представляет собой электромагнит, изобретение дополнительно содержит электромагнитный блок управления, используемый для управления скоростью электролиза аккумуляторной батареи (группы) путем регулирования электромагнитной интенсивности магнита.

Предпочтительно, в настоящем изобретении кольцевая аккумуляторная батарея содержит множество взаимно независимых подполостей, причем в каждой подполости расположены диафрагма аккумуляторной батареи, катодная пластина и анодная пластина.

Предпочтительно, в изобретении компонент передачи дополнительно содержит механизм передачи скорости вращения, и механизм передачи скорости вращения установлен между ветровой турбиной и вращающимся валом для управления скоростью вращения вращающегося вала.

Предпочтительно, в настоящем изобретении между интерфейсом вывода постоянного тока и сетью дополнительно установлен инвертор.

В другом аспекте настоящего изобретения предложена система балансировки выходной мощности для генерации ветровой энергии, содержащая устройство балансировки выходной мощности для генерации ветровой энергии, описанное выше, и механизм управления, причем механизм управления используется для контроля включения и выключения компонента передачи от вращающегося вала и/или генератора.

Предпочтительно, в настоящее изобретение дополнительно включены блок обработки и блок мониторинга, причем блок мониторинга используется для получения данных о прямом питании генератора в режиме реального времени, а блок обработки используется для формирования команды управления механизмом управления в соответствии с данными прямого источника питания и заданным правилом.

По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение имеет следующие положительные эффекты:

как можно видеть из приведенного выше решения, в устройстве балансировки выходной мощности для генерации ветровой энергии, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, блок накопления электроэнергии содержит выполненный с возможностью вращения магнитный контур и кольцевую аккумуляторную батарею, причем выполненный с возможностью вращения магнитный контур при вращении способен создавать индуцированный потенциал и индуцированный ток в аккумуляторной батарее (группе) между катодной камерой и анодной камерой кольцевой аккумуляторной батареи, таким образом, после наличия компонента передачи в соединении с возможностью передачи с ветровой турбиной, индуцированный потенциал и индуцированный ток, генерируемый в аккумуляторных батареях (группах) для электролиза аккумуляторной батареи (группы), может приводиться в движение механической энергией ветровой турбины, так что механическая энергия напрямую преобразуется в химическую энергию, тем самым реализуя накопление электрической энергии.

Поскольку аккумуляторную батарею, выполненную в соответствии с настоящим изобретением, не обязательно снабжать источником питания постоянного тока, можно напрямую преобразовывать механическую энергию ветровой турбины в электролитическую энергию, тем самым уменьшая количество каналов преобразования энергии и дополнительно эффективно упрощая структуру накопитель электроэнергии и снижение потерь энергии за счет преобразования энергии.

Необязательные варианты выполнения настоящего изобретения подробно описаны выше вместе с сопроводительными чертежами, однако варианты выполнения настоящего изобретения не ограничиваются конкретными деталями вариантов выполнения, описанных выше, и может быть сделано множество простых изменений, технические решения вариантов выполнения настоящего изобретения находятся в объеме технического решения вариантов выполнения настоящего изобретения, которые все попадают в объем защиты вариантов выполнения настоящего изобретения.

Далее следует отметить, что конкретные технические характеристики, описанные в вышеупомянутых конкретных вариантах выполнения, могут быть объединены любым подходящим образом без противоречия. Во избежание ненужного повторения варианты выполнения настоящего изобретения не описываются дополнительно в отношении различных возможных комбинаций.

Также необходимо отметить, что термины «включает», «включая» или любые другие их варианты предназначены для обозначения неисключительного включения, так что процесс, метод, товар или оборудование, которое включает набор элементов включает не только те элементы, но и другие элементы, которые не перечислены явно или не присущи такому процессу, методу, товару или оборудованию. При отсутствии дополнительных ограничений элементы, определенные фразой «включают...», не исключают существования других идентичных элементов в процессе, методе, товаре или оборудовании, в которое включены эти элементы.

Вышеупомянутое является лишь вариантами выполнения настоящей заявки и не используется для ее ограничения. Специалисты в данной области техники могут внести различные модификации и вариации в настоящую заявку. Любые модификации, эквиваленты, модификации и т.д., сделанные в духе и принципах настоящей заявки, должны быть включены в объем формулы изобретения.

Группа изобретений относится к ветроэнергетике. В вариантах выполнения настоящего изобретения предложены устройство и способ генерации ветровой энергии. Устройство генерации ветровой энергии содержит блок сбора данных, ветровую турбину, генератор, блок накопления электроэнергии и контроллер. Блок сбора данных используется для получения значения ветровой энергии, контроллер используется для выбора работы ветровой турбины, в соответствии со значением ветровой энергии, для приведения в действие генератора для генерации электроэнергии и/или для приведения в действие блока накопления электроэнергии для зарядки. Если значение ветровой энергии находится между первым пороговым значением ветровой энергии и вторым пороговым значением ветровой энергии, ветровая турбина приводит в действие только генератор для генерации электроэнергии. Если значение ветровой энергии превышает второе пороговое значение ветровой энергии, ветровая турбина одновременно приводит в действие генератор и блок накопления электроэнергии для зарядки. Если значение ветровой энергии меньше, чем первое пороговое значение ветровой энергии, ветровая турбина только приводит в действие блок накопления электроэнергии для зарядки или приводит в действие блок накопления электроэнергии для вывода индуцированной электрической энергии наружу. Значение первого порога ветровой энергии меньше второго порогового значения ветровой энергии. Блок накопления электроэнергии содержит магнитный контур и группу аккумуляторных батарей. Приведение в действие блока накопления электроэнергии для зарядки с помощью ветровой турбины включает обеспечение относительного вращения между магнитным контуром и аккумуляторной батареей с помощью ветровой турбины для формирования вращающегося магнитного поля, приложенного к аккумуляторной батарее, и генерацию индуцированного тока под действием вращающегося магнитного поля посредством аккумуляторной батареи для зарядки блока накопления электроэнергии. Техническим результатом является повышение эффективности и стабильности преобразования энергии ветра в электрическую энергию. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил., 6 табл.

1. Устройство генерации ветровой энергии, содержащее:

блок сбора данных, ветровую турбину, генератор, блок накопления электроэнергии и контроллер,

причем блок сбора данных выполнен с возможностью получения значения ветровой энергии, а контроллер выполнен с возможностью управления ветровой турбиной в соответствии со значением ветровой энергии для приведения в действие генератора для генерации электроэнергии и/или для приведения в действие блока накопления электроэнергии для зарядки, при этом:

если ветровая энергия имеет значение между первым пороговым значением ветровой энергии и вторым пороговым значением ветровой энергии, ветровая турбина приводит в действие только генератор для генерации электроэнергии,

если значение ветровой энергии превышает второе пороговое значение ветровой энергии, ветровая турбина одновременно приводит в действие генератор и блок накопления электроэнергии для зарядки,

если значение ветровой энергии меньше, чем первое пороговое значение ветровой энергии, ветровая турбина только приводит в действие блок накопления электроэнергии для зарядки или приводит в действие блок накопления электроэнергии для выведения наружу индуцированной электрической энергии,

при этом первое пороговое значение ветровой энергии меньше второго порогового значения ветровой энергии,

причем блок накопления электроэнергии содержит магнитный контур и по меньшей мере одну группу аккумуляторных батарей,

при этом приведение в действие блока накопления электроэнергии для зарядки с помощью ветровой турбины включает обеспечение относительного вращения между магнитным контуром и аккумуляторной батареей с помощью ветровой турбины для формирования вращающегося магнитного поля, приложенного к аккумуляторной батарее, и генерацию индуцированного тока под действием вращающегося магнитного поля посредством аккумуляторной батареи для зарядки блока накопления электроэнергии.

2. Устройство по п. 1, в котором блок накопления электроэнергии дополнительно выполнен с возможностью вывода индуцированной электрической энергии в сеть через инвертор.

3. Устройство по п. 1, в котором магнитный контур представляет собой выполненный с возможностью вращения магнитный контур, который выполнен с возможностью генерирования магнитного поля, окружающего аккумуляторную батарею, и приведение в действие блока накопления электроэнергии для зарядки с помощью ветровой турбины дополнительно включает приведение выполненного с возможностью вращения магнитного контура и/или аккумуляторной батареи во вращение для генерации вращающегося магнитного поля с помощью ветровой турбины.

4. Устройство по п. 1 или 3, в котором аккумуляторная батарея является кольцевой, или множество аккумуляторных батарей образуют кольцеобразную форму.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, в котором магнитный контур содержит вращающийся вал и по меньшей мере одну пару полюсных наконечников, при этом каждая пара полюсных наконечников содержит два полюсных наконечника, расположенных сверху и снизу или справа и слева от аккумуляторной батареи, для создания магнитного поля, окружающего аккумуляторную батарею, при этом вращающийся вал выполнен с возможностью приведения в движение аккумуляторной батареи или полюсных наконечников, так что аккумуляторная батарея генерирует индуцированный ток в магнитном поле, причем индуцированный ток используется для зарядки аккумуляторной батареи.

6. Устройство по п. 5, в котором магнитный контур, создаваемый полюсными наконечниками, проходит через аккумуляторную батарею, и аккумуляторная батарея формирует индуцированный потенциал и индуцированный ток во вращающемся магнитном поле, генерируемом магнитным контуром.

7. Устройство по п. 3, в котором линии магнитного поля магнитного контура, выполненного с возможностью вращения, не параллельны тангенциальному направлению вращения указанного магнитного контура, и линии магнитного поля указанного магнитного контура и тангенциальное направление вращения указанного магнитного контура не перпендикулярны электролитной диафрагме, при этом аккумуляторная батарея генерирует индуцированный потенциал под действием вращающегося магнитного поля, и индуцированный потенциал имеет направление, соответствующее направлению положительных и отрицательных электродов аккумуляторной батареи.

8. Способ генерации ветровой энергии, включающий:

получение значения ветровой энергии, и

управление ветровой турбиной в соответствии со значением ветровой энергии для приведения в действие генератора для генерации электроэнергии и/или для приведения в действие блока накопления электроэнергии для зарядки, при этом:

если ветровая энергия имеет значение между первым пороговым значением ветровой энергии и вторым пороговым значением ветровой энергии, то приводят в действие только генератор для генерирования мощности с помощью ветровой турбины,

если значение ветровой энергии превышает второе пороговое значение ветровой энергии, одновременно приводят в действие генератор и блок накопления электроэнергии для зарядки с помощью ветровой турбины,

и если значение ветровой энергии меньше, чем первое пороговое значение ветровой энергии, то приводят в действие только блок накопления электроэнергии для зарядки или приводят в действие блок накопления электроэнергии для вывода индуцированной электрической энергии наружу с помощью ветровой турбины,

при этом первое пороговое значение ветровой энергии меньше второго порогового значения ветровой энергии,

причем блок накопления электроэнергии содержит магнитный контур и по меньшей мере одну группу аккумуляторных батарей,

при этом при приведении в действие блока накопления электроэнергии для зарядки с помощью ветровой турбины обеспечивают относительное вращение между магнитным контуром и аккумуляторной батареей с помощью ветровой турбины для формирования вращающегося магнитного поля, приложенного к аккумуляторной батарее, и генерируют индуцированный ток под действием вращающегося магнитного поля посредством аккумуляторной батареи для зарядки блока накопления электроэнергии.

9. Способ по п. 8, в котором первому пороговому значению энергии ветра соответствует скорость ветра от 2 до 5 м/с, а второму пороговому значению энергии ветра соответствует скорость ветра от 10 до 25 м/с.

10. Способ по п. 8, в котором дополнительно регулируют скорость, с которой заряжается блок накопления электроэнергии, в соответствии со значением ветровой энергии.

11. Способ по п. 8, в котором блок накопления электроэнергии дополнительно выполнен с возможностью вывода индуцированной электрической энергии в сеть через инвертор.

12. Способ по п. 8, в котором магнитный контур представляет собой выполненный с возможностью вращения магнитный контур, выполненный с возможностью создавать магнитное поле вокруг аккумуляторной батареи, и при приведении в действие блока накопления электроэнергии для зарядки с помощью ветровой турбины дополнительно приводят выполненный с возможностью вращения магнитный контур и/или аккумуляторную батарею во вращение для генерирования вращающегося магнитного поля ветровой турбиной.

13. Способ по п. 8 или 12, в котором аккумуляторная батарея является кольцевой, или множество аккумуляторных батарей образуют кольцеобразную форму.

14. Способ по любому из пп. 8-13, в котором магнитный контур содержит вращающийся вал и по меньшей мере одну пару полюсных наконечников, причем каждая пара полюсных наконечников содержит два полюсных наконечника, расположенных сверху и снизу или справа и слева от аккумуляторной батареи, для создания магнитного поля, окружающего аккумуляторную батарею, и вращающийся вал выполнен с возможностью приведения в действие аккумуляторной батареи или полюсных наконечников, так что аккумуляторная батарея генерирует индуцированный ток в магнитном поле, причем индуцированный ток используется для зарядки аккумуляторной батареи.

15. Способ по п. 14, в котором магнитный контур, создаваемый полюсными наконечниками, проходит через аккумуляторную батарею, и аккумуляторная батарея формирует индуцированный потенциал и индуцированный ток во вращающемся магнитном поле, генерируемом магнитным контуром.

16. Способ по п. 12, в котором линии магнитного поля магнитного контура, выполненного с возможностью вращения, не параллельны тангенциальному направлению вращения указанного магнитного контура, причем линии магнитного поля указанного магнитного контура и тангенциальное направление вращения указанного магнитного контура не перпендикулярны электролитной диафрагме, при этом аккумуляторная батарея генерирует индуцированный потенциал под действием вращающегося магнитного поля, и индуцированный потенциал имеет направление, соответствующее направлению положительных и отрицательных электродов аккумуляторной батареи.