储存风能的方法和装置与流程

1.本发明涉及；一种储存风能的方法。
2.一种储存风能的装置。


背景技术：

3.空气能量庞大但利用困难。据世界气象组织估计地球上可开发的风能资源约为可开发水能的10倍，风能是可再生的清洁能源，但利用困难。人类从公元前开始利用风能，历史久远，也是亘古难题：风能能量密度低、不稳定、很难捕捉、很难控制。据官方统计风能发电总量长期低于水能发电总量。
4.每个地区都有一个稳定的当地大气压数值。物理学认为静止放置的容器，敞开口与大气相通，其内部气压等于当地大气压，而这是宏观理论。本发明人认为，现实中，同一区域中风速度不均匀，气压动态变化的，并利用这一现象作为本发明的理论基础。
5.风力发电机要求叶片正面迎风，参考水平轴风力发电机定义，风力机要随风转动，这使发电机也在高空随之旋转，这限制发电机重量不能过大。这是风力发电机不如水能、火力发电机那样庞大的重要原因之一。
6.本技术可以储存并随时补充压缩风，是解决之前风能利用难题的技术措施。例如：本技术人之前提出的专利技术申请《旋转迎风压缩空气发电的方法和装置》可以做大型风力发电站，其中包含发电机和风力机共同随风旋转正面迎风的技术；该技术中如果发电机的重量过大，将造成设备平台旋转不灵活，机构、支撑的负荷过大，限制了发电机；同时，该技术为避免导线过度缠绕限制平台随意转动。
7.现有技术中，工业中，产生风力的设备，比如通风机、鼓风机、压缩机都有固定稳定的基础，禁止运动、震动损害设备，其出口也是静止固定；即使是小型移动式压缩机也要求相对平稳的使用条件。
8.现有技术中压缩风容器不具有吸收大气中空气能的特征，不能开口与大气相通，从压缩机出口到容器之间全程封闭，没有增加补充新空气能量进入容器的特征；压缩风能来源于压缩机的机械能。正常情况下容器内压稳定，理论上等于压缩机出口压力（忽略管路损失及压力调节），空气较为干净，尤其是仪表风是净化风；工业压缩机通常在厂房内，没有雨雪风暴，不夹带沙粒。


技术实现要素：

9.本发明是储存空气能的发明，重要特征是使容器内压持续高于外界大气压。容器的进风口敞开时与大气相通，外界的空气从进风口进入容器后，速度能转换为压力能，容器内的空气压力高于容器外大气压；内压升高到外界风进不来时进风口关闭密封保压，容器内始终存储气压高于容器外大气压的空气能；本发明的真正效果是高于外界大气密度的空气能，容器是捕捉风储存风的工具。本发明人认为静止放置对大气敞开口的容器内气压有不等于外界大气压的瞬间。人人可
见，飓风中的大树被吹断，避风处的小树没被吹断，说明空气的能量密度不均匀，存在高能的区域。本发明利用这现象，形成了在风的变化瞬间，以容器包围高能区域并封闭住，使容器内成为空气中高压区域的发明。无论有没有容器，空气中都存在高能区，而把这高能区储存为高气压区才是本发明的真正成果。
10.容器的进风口安装单向止回设施，使容器内气压持续高于外气压。当外界风力大于容器进风口封闭力，吹开进风口的单向止回设施，外界空气进入容器；外界风力小于容器进风口封闭力时，单向止回设施关闭密封进风口，容器内空气不能从进风口跑出去；进风口无数次如此开或关，外界新空气持续补充进入容器保持内压高于外压；进风口封闭力等于容器内压加单向止回设施的封闭力。
11.本发明的储能装置全部内容包括从进风口到出风口之间容器和固定在其上相连的所有物件形成的装置；当进风口直接在容器上开口时单向止回设施可以是单向门；当进风口通过连接进风管与大气相通时单向止回设施可以是进风管安装的单向阀；单向止回设施也可以是自动控制门或者阀，通过容器内外信号控制进风口开关。
12.本发明所述的储能装置的所有部件，能承受所需的压力，都不限形状，不限大小。因为空气没有形状，无论装置是什么形状，比如容器可以是方的、圆的、球形、弯曲的等任何形状，单腔或者多腔；容器上的进风口可以是方形、圆形、缝隙或孔板等，无论什么形状，只要进风口能让外界空气进来不让容器内空气跑出去就行。
13.本发明通过容器的出口向外界耗能设备提供风能，出口管上是否安装阀门要根据使用要求决定，比如，风能用于发电，要根据风力机启动力大小决定，如果容器出口的最低风力足够推动风力机叶轮，那么，不必设出口阀门；如果容器的出口最小风力不够推动叶轮转动，空气直排就会浪费掉，所以，此时出口管上设出口阀，等到容器内压升高到要求值再开阀门送风。
14.储能装置任何部位可选择设置一种或多种附件控制空气流向、流量、压力、温度，测量数据，检维修，保护装置安全。不限制是否有附件，比如，在装置上安装导轨、导叶、涡轮、加热设备等附件，都可以形成本发明的相应产品；再比如，没有放空阀又需要泄压时，松开进风口或者其他开口，都能卸掉容器内压力；再比如，容器在设计压力下没有危险，不设安全附件；容器设雨水、雪处理设施及液位计，设有减少水花飞溅措施、加热设施；大型容器设置人孔、人梯等检维修设施；上述这些附件是否添加，以及添加多少个，由产品使用需求确定。本发明允许大风并夹带雨雪尘沙达到减少能量损失的效果。
15.本发明中所述的外界风在进入容器前，可以是自然大风，也可以是以外界产生风的设备形成的风，比如，以通风机、鼓风机、压缩机等设备产生的风吹开容器的进风口的单向门（阀）让外界空气进入容器。外界产生风的设备相对于自身基础静止或者运动。本发明的效果是即使没有自然界大风也能以设备制造的大风力吹开容器进风口，使容器内得到更高的气压值。无论是自然风还是设备产生的风，进入容器前都是外界空气，都符合容器进风口与外界相通吸收外界空气的特征。
16.外界产生风的设备和本发明的容器动、静分离的衔接方式。比如，外界产生风的设备随风运动，使其间歇旋转摇摆的出风口对着静止的容器进风口吹风。外界产生风的设备及旋转平台非本发明内容，但其与容器的衔接方式是本发明的内容，其出风口和容器进风口动、静分离衔接是本发明重要的特征。现有技术要求压缩机基础稳定不允许机身相对于
静止的基础摇摆旋转震动。而本发明可以让容器进风口静止固定接收空压机出风口在间歇摇摆旋转中出风。本技术人之前提出的另一个专利申请的是随风摇摆旋转的压缩风生产设备；而以本发明的一种压缩空气罐可以静止在地面接收该设备的旋转风，二者动、静分离。如果空气能量用于发电，本发明效果是发电机就可以安装到地面上固定，解除了高空发电机的重量限制；解决了发电机旋转中导线缠绕问题；而平台减轻配重轻松随风旋转，收集更多风能。
17.本发明的容器和现有技术中的压缩空气容器是本质不同的两种东西，二者很多各自重要的特征相反，本发明的容器内是自然界的风能，进风口与大气相通，这不是简单的开口，是不断补充外界新能源的入口，包括在雨雪沙尘中取得能量；压缩机出风口与容器进风口相衔接但不密封；容器内气压动态变化。而现有技术的压缩风容器如背景技术所述，不允许有上述特征，否则可能出现故障；现有技术的压缩风在进容器之前就是高能空气，和外界风大风小无关，进风口不必须有单向止回设施；不接收旋转摇摆的压缩机出风；不需要某些设施附件，比如，没有加热附件来加热空气、融化冰雪、加速气流，不需要雨水沉降池
附图说明
18.图1进风管安装单向止回阀的容器平面图。
19.图2上开口立罐主视图局部剖视。
20.图3静止的容器与旋转的外界压缩风设备。
21.图4拐弯容器立体图。
22.图5卧罐立体图。
23.容器(1)，容器加强筋(1-1)，大气（2），进风口（3），进风口补强圈（3-1），单向门（4），单向门转轴（4-1），单向门转轴弹簧组件（4-2），进风管（5），单向阀（6），容器出口（7），出口管（8），出口阀（9），过滤器（10），过滤器口法兰（10-1），气压变送器（11），进风口导叶（12），顶部通光孔（13），顶部通光孔螺丝（13-1），吊耳（14），人孔盖（15），人孔紧固螺栓（15-1）均布，人孔盖转轴（15-2），人孔门把手（15-3），浮球式疏水阀（16），浮球式疏水阀开关（16-1），疏水阀出口（16-2），地脚（17），底部排空阀（18），雨水沉降池（19），液位计（20），人梯（21），气体部罐底（22），阻水隔板（23）；外界产生风的设备（30-1），随风转动的外界设备基础平台（30-2），外界设备出风口（30-3），静止的旋转平台轨道（30-4），箭头方向为空气流动方向具体实施方式：以下四种实施方式展示了四种本发明的不同用途的产品，同时，也展示了容器、进风口、出风口的几种变化特征。
24.实施方式一，图1进风管安装单向止回阀的容器。容器（1）上进风管（5）与进风口（3）相连与大气（2）相通，进风管（5）上的单向止回设施是单向阀（6）。外界空气进入容器（1）后气压上升。在单向止回阀（6）作用下，外界风只能通过进风口（3）和进风管（5）进入容器（1），容器（1）内空气不能从进风管（5）和进风口（3）排到外界。容器出口（7）连接出口管（8）之后连接发电机，出口管（8）安装有，当容器（1）内压过小时出口阀（9）关闭等待内压升高。 容器（1）内压缩空气用于发电后内压降低或者当外界 有大风能推开单向止回阀（6）时，进风口（3）打开再次吸入外界新空气。
25.实施方式二，图2上开口立罐主视图，沿中心线局部剖。这是一个大型储罐，是为对
接外界旋转的压缩机（30-1）而设计的静止的储能装置；在容器（1）顶部开口形成进风口（3），其上的单向止回设施是单向门（4）沿着单向门转轴（401）旋转以开关进风口；当容器（1）内气压加弹簧组件（4-2）弹力的合力足够大时，封闭进风口的单向门（4），容器（1）内空气不通过此处出去；当外界风力大于内气压加弹簧组件（4-2）弹力的合力时，外界风吹开单向门（4）时外界空气进入容器（1）。 压缩风沿着出口（7）、出口管（8）出口阀（9）进风力机。过滤器（10）允许细小尘沙通过，挡住过大的异物；气压变送器（11）多个；安装及拆除时用吊耳（14）；检维修清扫时工人打开人孔盖（15）进入容器(1)；雨、雪被外界风卷带进入容器后落入雨水沉降池（19），当沉降池（19）液位升高浮球式疏水阀（16）向外排水，并形成水封隔断气体，疏水阀（16）不向外通风；当积水过多或需要彻底排水排污时，可打开底部排空阀（18）；液位计（20）观察积水液位；阻水隔板（23）阻止压缩风在容器（1）内卷带雨水飞溅。另外，本方式有流量计、温度计以及在寒冷地区使用的加热及保温设施，图中未展示；图3是图2中的容器静止在地面与旋转的外界压缩机分离衔接。压缩机出风口（30-3）旋转摇摆出风，气流动态变化会损失能量，因此在静止的容器进风口（3）安装导叶（12）引导气流集中，并加快风速；此处也可有其他辅助附件，比如安装涡轮（叶轮）等。基础轨道（30-4）对大地静止，压缩机（30-1）在其上旋转摇摆运动，这在现有的大型工业技术中是不允许的，即使小型移动式压缩机也要求相对平稳运行。图3中虚线代表的压缩机及平台非本发明内容，而压缩机和容器动、静分离衔接方式是本发明重要的特征，也是现有技术中没有的，这能使旋转迎风的空气压缩机与发电机分离，将坐落在旋转平台上的发电机落地安装，这可以大大扩大风力发电机单机，并解除了发电机导线缠绕问题，平台减轻配重后可任意灵活转动收集风力。
26.实施方式三，图4容器（1）为转折形状，这是为车辆上设计的，为减少车正投影面积，只有进风口（3）暴露在车顶；本方式只展示容器形状，未展示其余结构，储存空气特征与方式一、二相同。
27.实施方式四，图5筒形卧罐。容器为卧式筒型（1），不连接发电机，不用于发电；本方式只展示容器形状，未展示其余结构，储存空气特征与方式一、二相同。