【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发电系统，具体涉及一种同轴双驱型风力发电系统。
技术介绍
1、构建离网型发电系统能够面向高寒地区的电力供应站、无人值守站、车辆维修站、及服务区提供电力能源供应，高寒地区离网型风力发电机组主要是由水平轴和垂直轴风力发电机组成，但在高寒地区分布式布置风力风电机组/群导致了占地面积较大、建筑成本较高等经济性问题，为解决高寒地区的风力发电机建设及经济性相关问题，应提高单位建筑面积上风能利用率，基于此提出了一种同轴双驱型风力发电机组，实现了单位面积上水平轴和垂直轴风力发电机的共同建设和同步使用。
2、面对高寒地区的天气气候条件，将可进网电量利用电池储能将恒定电力提供给用户，同时将弃风电量加热储热材料进行储能，在极端天气下利用设置的电驱可调节热管向电池提供热源，保证电池能在恒定环境温度下安全稳定运行。因此，构建了一种同轴双驱型风力发电系统。
3、目前
技术介绍
存在如下缺陷：
4、(1)高寒地区风资源较丰富，需要提高单位建筑面积风能利用效率；
5、(2)电池用电安全与弃风电量应有效利用；
6、(3)电力供应应设计成冗余供电模式，保证紧急情况供电；
7、(4)面向高寒地区的电力供应站、无人值守站、车辆维修站、及营区(服务区)等应用场景，需要提供高效的离网型供电系统。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术要解决的技术问题是：如何解决高寒地区单位建筑面积风能利用效率低、弃风电量利用、及寒
3、(二)技术方案
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种同轴双驱型风力发电系统，所述系统包括：双机单体式风力发电机组(1)、发电机(2)、电源控制模块(3)、辅电池(5)、储热材料(6)、电加热器(7)、主电池(8)、电驱可调节热管(9)；
5、所述双机单体式风力发电机组(1)与发电机(2)轴连接，发电机(2)与所述电源控制模块(3)连接，
6、所述电源控制模块(3)分别与所述辅电池(5)、电加热器(7)、主电池(8)的输入连接，用于储能，所述电加热器(7)布置于所述储热材料(6)中；
7、所述电源控制模块(3)还分别与所述辅电池(5)和主电池(8)的输出连接，用于供能；所述辅电池(5)和主电池(8)通过电源控制模块(3)设置了安全冗余供电逻辑，所述电源控制模块(3)还分别与用户(4)和电驱可调节热管(9)连接，所述电驱可调节热管(9)布置于所述储热材料(6)中。
8、其中，所述主电池(8)容量为所述辅电池(5)容量的3-5倍。
9、其中，所述双机单体式风力发电机组(1)包含：水平轴风轮(101)、机壳(102)、第一传动轴(103)、第一齿轮(104)、尾舵(105)、第二传动轴(106)、垂直轴风轮(107)、第二齿轮(108)、第二棘轮(109)、无级调速器(110)、第三齿轮(111)、电机驱动轴(112)、第一棘轮(113)、第四齿轮(114)和安装轴(115)；
10、所述安装轴(115)顶部安装所述机壳(102)，所述机壳(102)迎风端和尾流端分别安装所述水平轴风轮(101)和所述尾舵(105)；所述水平轴风轮(101)与所述第一传动轴(103)连接，所述第一传动轴(103)与布置在安装轴(115)内的所述第二传动轴(106)通过所述第一齿轮(104)传动连接；所述第二传动轴(106)与所述电机驱动轴(112)通过所述第四齿轮(114)和第一棘轮(113)传动连接；
11、所述安装轴(115)外部同轴安装垂直轴风轮(107)，所述垂直轴风轮(107)低部依次通过第二齿轮(108)、第二棘轮(109)、无级调速器(110)和第三齿轮(111)与所述电机驱动轴(112)传动连接；
12、所述第一棘轮(113)的输出端与所述第三齿轮(111)的输出端同轴布置于所述电机驱动轴(112)上，所述电机驱动轴(112)与所述发电机(2)连接。
13、其中，所述电驱可调节热管(9)通过本体设置的温度感知单元感知环境温度和储热材料温度，并通过驱动器调节热管在储热材料中的面积，进而控制储热材料向环境的放热量，保证环境温度在18-22℃，其中热管中工质采用蒸发冷凝温度为35-50℃的材料。
14、其中，所述储热材料(6)采用熔化/凝固温度为65-85℃的相变储热材料。
15、其中，所述同轴双驱型风力发电系统所适用的同轴双驱风力发电方式的调控策略如下：
16、当垂直轴风轮(107)启动并旋转后，风轮扭矩经第二齿轮(108)传动，第二棘轮(109)传动、无级调速器(110)、和第三齿轮(111)调节转速和扭矩，并与第一棘轮(113)输出的转速和扭矩相同时，通过第三齿轮(111)输出端将扭矩传递给电机驱动轴(112)，驱动发电机(2)，实现双驱；
17、当垂直轴风轮(107)经第三齿轮(111)输出的转速和扭矩大于水平轴风轮(101)经第一棘轮(113)输出的转速和扭矩，则以垂直轴风轮(107)驱动发电机(2)；
18、当垂直轴风轮(107)经第三齿轮(111)输出的转速和扭矩小于水平轴风轮(101)经第一棘轮(113)输出的转速和扭矩，则以水平轴风轮(101)驱动发电机(2)。
19、其中，水平轴风轮和发电机转速的传动比为ε1，n1＝n01/ε1，n01为水平轴风轮转速，n1为发电机转速；
20、垂直轴风轮和发电机转速的传动比为ε2，该值为变量，n2＝n02/ε2，其中n02为垂直轴风轮转速，n2为目标的发电机转速；
21、当n2＝n1时，双驱模式启动。
22、其中，所述同轴双驱型风力发电系统所适用的能源梯级利用及冗余供电动态调控策略如下：
23、当风速大于启动风速且小于发电风速时，发电机(2)发出的电能经电源控制模块(3)调节，并与电加热器(7)接通，为储热材料(6)加热进行储热；
24、当风速大于发电风速时，发电机(2)发出的电能经电源控制模块(3)调节，并分别与所述辅电池(5)和主电池(8)接通进行储电，其中辅电池(5)设置了电池动态优先充电逻辑，电池电量低于80％优先启动充电，电池电量高于95％优先对主电池(8)充电。
25、当正常供电时，主电池(8)经电源控制模块(3)向用户(4)供电，主电池3电量低于35％时，由辅电池(5)向用户供电。
26、当非正常供电时，通过设置在电源控制模块(3)安全冗余供电逻辑，切换主电池(8)供电为辅电池(5)供电，切换时间不大于20ms。
27、(三)有益效果
28、与现有技术相比较，本专利技术的关键点包括：
29、(1)提出了一种水平轴风力机和垂直轴风力机同用安装轴的双机单体式风力发电机组，以提高单位建筑面积上风力发电机组的风能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，所述系统包括：双机单体式风力发电机组(1)、发电机(2)、电源控制模块(3)、辅电池(5)、储热材料(6)、电加热器(7)、主电池(8)、电驱可调节热管(9)；
2.如权利要求1所述的同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，所述主电池(8)容量为所述辅电池(5)容量的3-5倍。
3.如权利要求1所述的同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，所述双机单体式风力发电机组(1)包含：水平轴风轮(101)、机壳(102)、第一传动轴(103)、第一齿轮(104)、尾舵(105)、第二传动轴(106)、垂直轴风轮(107)、第二齿轮(108)、第二棘轮(109)、无级调速器(110)、第三齿轮(111)、电机驱动轴(112)、第一棘轮(113)、第四齿轮(114)和安装轴(115)；
4.如权利要求3所述的同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，所述电驱可调节热管(9)通过本体设置的温度感知单元感知环境温度和储热材料温度，并通过驱动器调节热管在储热材料中的面积，进而控制储热材料向环境的放热量，保证环境温度在18-22℃，其
5.如权利要求3所述的同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，所述储热材料(6)采用熔化/凝固温度为65-85℃的相变储热材料。
6.如权利要求3所述的同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，所述同轴双驱型风力发电系统所适用的同轴双驱风力发电方式的调控策略如下：
7.如权利要求6所述的同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，水平轴风轮和发电机转速的传动比为ε1，N1＝N01/ε1，N01为水平轴风轮转速，N1为发电机转速；
8.如权利要求6所述的同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，所述同轴双驱型风力发电系统所适用的能源梯级利用及冗余供电动态调控策略如下：
9.如权利要求8所述的同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，
10.如权利要求9所述的同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，所述系统包括：双机单体式风力发电机组(1)、发电机(2)、电源控制模块(3)、辅电池(5)、储热材料(6)、电加热器(7)、主电池(8)、电驱可调节热管(9)；
2.如权利要求1所述的同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，所述主电池(8)容量为所述辅电池(5)容量的3-5倍。
3.如权利要求1所述的同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，所述双机单体式风力发电机组(1)包含：水平轴风轮(101)、机壳(102)、第一传动轴(103)、第一齿轮(104)、尾舵(105)、第二传动轴(106)、垂直轴风轮(107)、第二齿轮(108)、第二棘轮(109)、无级调速器(110)、第三齿轮(111)、电机驱动轴(112)、第一棘轮(113)、第四齿轮(114)和安装轴(115)；
4.如权利要求3所述的同轴双驱型风力发电系统，其特征在于，所述电驱可调节热管(9)通过本体设置的温度感知单元感知环境温度和储热材料温度，并...
【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，魏海姣，郑凯锋，张彬，曹柯，罗俊林，赵鹏，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：
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