风力发电储能系统、风力发电机及风力发电储能控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，具体涉及一种风力发电储能系统、风力发电机及风力发电储能控制方法。

背景技术

风力发电设备是将风能转换为机械能，再由机械能转换为电能进而输出交流电的电力设备，风力发电设备主要设置在沿海及高原等多风地区，其电力输出端与电网连接，为了减少风力发电设备对电网运行的影响，风力发电设备稳定持续的供电变得十分重要。

目前，现有风力发电设备一般通过蓄电池储存备用电能，在无风时通过蓄电池放电以保证风力发电设备能够持续供电，大型风力发电设备因其发电量大，因而设置的蓄电池容量巨大，进而造成风力发电设备成本高昂且难以维护，同时在遇到无风情况时依然会存在动力不足而无法发电的情况，因此现有风力发电设备还存在蓄能结构复杂且可靠性差的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中风力发电设备的蓄能结构复杂且可靠性差的缺陷，从而提供一种风力发电储能系统、风力发电机及风力发电储能控制方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种风力发电储能系统，包括：第一传动轴，适于带动风力发电机的发电机发电；主轴，适于由风力发电机的叶片带动旋转并传递动力，主轴通过第一离合器与第一传动轴连接，第一离合器具有结合状态及断开状态，第一离合器处于结合状态时，主轴和第一传动轴之间处于可传递动力状态，第一离合器处于断开状态时，主轴和第一传动轴之间处于不可传递动力状态；第一储能部，与第一传动轴传动配合，第一储能部具有储能状态及释能状态；第二储能部，与第一传动轴传动配合，第二储能部具有储能状态及释能状态；其中，第一储能部的最大储存能量大于第二储能部的最大储存能量；外界环境的风速在第一预设风速范围之内和/或主轴的转速在第一预设转速范围之内时，第一离合器处于结合状态，第二储能部处于储能状态；外界环境的风速在第二预设风速范围之内和/或主轴的转速在第二预设转速范围之内时，第一离合器处于结合状态，第一储能部处于储能状态；第一预设风速范围的最大值小于等于第二预设风速范围的最小值，第一预设转速范围的最大值小于等于第二预设转速范围的最小值；外界的风速在第一预设风速范围及第二预设风速范围之外和/或主轴的转速在第一预设转速范围及第二预设转速范围之外时，第一离合器处于断开状态时，第一储能部和/或第二储能部处于释能状态。

可选的，风力发电储能系统还包括：控制器，与第一离合器电连接，控制器控制第一离合器在其结合状态与断开状态之间切换。

可选的，风力发电储能系统还包括风速传感器，风速传感器适于检测外界环境的风速，控制器与风速传感器电连接，控制器根据风速传感器所检测到的风速控制第一离合器在其结合状态与断开状态之间切换；和/或，风力发电储能系统还包括速度传感器，速度传感器适于检测主轴的转速，控制器与速度传感器电连接，控制器根据速度传感器所检测到的转速控制第一离合器在其结合状态与断开状态之间切换。

可选的，风速小于第一预设风速范围的最小值和/或转速小于第一预设转速范围的最小值时，第二储能部的释能优先级高于第一储能部的释能优先级；风速大于第二预设风速范围的最大值和/或转速大于第二预设转速范围的最大值时，第一储能部释能优先级高于第二储能部的释能优先级。

可选的，风力发电储能系统还包括：第二传动轴，通过第一传动机构与第一传动轴连接，第一传动轴与第二传动轴的传动比小于等于1；第二离合器，分别与第一储能部和第二传动轴连接，第二离合器具有结合状态及断开状态，第二离合器处于结合状态时，第一传动轴和第一储能部之间处于可传递动力状态，第二离合器处于断开状态时，第一传动轴与第一储能部之间处于不可传递动力状态。

可选的，风力发电储能系统还包括：第三传动轴，通过第二传动机构与第一传动轴连接，第一传动轴与第三传动轴的传动比大于1；第三离合器，连接在第三传动轴和第二储能部之间，第三离合器具有结合状态及断开状态，第三离合器处于结合状态时，第一传动轴和第二储能部之间处于可传递动力状态，第三离合器处于断开状态时，第一传动轴与第二储能部之间处于不可传递动力状态。

本发明还提供了一种风力发电机，其包括：发电机、叶片及上述的风力发电储能系统，发电机由风力发电储能系统的第一传动轴带动发电，叶片带动风力发电储能系统的主轴转动。

本发明还提供了一种风力发电储能控制方法，其包括以下步骤：获取外界环境的风速和/或主轴的转速；根据风速和/或转速控制第一离合器的状态、第一储能部和第二储能部的状态。

可选的，根据风速或转速控制第一离合器的状态、第一储能部和第二储能部的状态的步骤包括：判断风速是否在第一预设风速范围之内和/或转速是否在第一预设转速范围之内；当风速在第一预设风速范围之内和/或转速在第一预设转速范围之内时，控制第一离合器结合，第二储能部储能；当风速在第一预设风速范围之外和/或转速在第一预设转速范围之外时，判断风速是否在第二预设风速范围之内和/或转速是否在第二预设转速范围之内；当风速是否在第二预设风速范围之内和/或转速是否在第二预设转速范围之内时，第一离合器处于结合状态，第一储能部处于储能状态；当风速在第一预设风速范围及第二预设风速范围之外和/或转速在第一预设转速范围及第二预设转速范围之外时，控制第一离合器断开，第一储能部和/或第二储能部释能。

可选的，当风速在第一预设风速范围及第二预设风速范围之外和/或转速在第一预设转速范围及第二预设转速范围之外时，控制第一离合器处于断开状态，第一储能部和/或第二储能部处于释能状态的步骤包括：当风速小于第一预设风速范围的最小值或转速小于第一预设转速范围的最小值时，第二储能部的释能优先级高于第一储能部的释能优先级；当风速大于第二预设风速范围的最大值或转速大于第二预设转速范围的最大值时，第一储能部的释能优先级高于第二储能部的释能优先级。

SY224575CN

本发明具有以下优点：

1、在至少一实施方式中，在第一传动轴和主轴之间设置第一离合器，正常发电时主轴带动第一传动轴转动，第一储能部和第二储能部与第一传动轴传动配合并储存能量，当外界风力较小或风力过于大时，第一离合器处于断开状态，主轴与第一传动轴断开连接，第一储能部和第二储能部能够根据外界的风速变动调整势能顺序并带动第一传动轴旋转，能量利用率更高的同时使得第一传动轴能够持续转动，在无风情况下发电机依然可以发电运行，发电过程连续可实现不停机运行，使得风力发电机运行更稳定且无损耗，有效解决了现有技术中风力发电设备的蓄能结构复杂且可靠性差的问题，有效减少了风力发电设备在无风或风力较小时对电网运行的影响。

2、在至少一实施方式中，第一预设值为发电机能够正常运转的最低风速，第二预设值为发电机能够正常运转的最高风速，控制器能够根据风速传感器测得的风速控制第一离合器的状态，进而使风力发电机能够维持正常工作状态，使风力发电机在无风状态下持续发电，同时还能使风力发电机避免转速过快而被损坏。

3、在至少一实施方式中，第一传动机构为第一齿轮传动机构，齿轮啮合传动结构更为可靠，在第一传动轴与第二传动轴长时间的传动过程中齿轮啮合不易损坏，有较长的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例的风力发电储能系统的结构示意图。

附图标记说明：

10、发电机；11、第一传动轴；111、第一传动齿轮；112、第二传动齿轮；12、叶片；13、主轴；14、第二传动轴；141、第一配合齿轮；15、第三传动轴；151、第二配合齿轮；20、第一离合器；31、第一发条储能单元；32、第一锁定结构；40、第二离合器；51、第二发条储能单元；52、第二锁定结构；60、第三离合器；71、风速传感器；72、控制器；73、速度传感器；80、壳体。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本实施例的风力发电储能系统包括：第一传动轴11、主轴13、第一储能部和第二储能部，第一传动轴11适于带动风力发电机的发电机10发电；主轴13适于由风力发电机的叶片12带动旋转并传递动力，主轴13通过第一离合器20与第一传动轴11连接，第一离合器20具有结合状态及断开状态，第一离合器20处于结合状态时，主轴13和第一传动轴11之间处于可传递动力状态，第一离合器20处于断开状态时，主轴13和第一传动轴11之间处于不可传递动力状态；第一储能部与第一传动轴11传动配合，第一储能部具有储能状态及释能状态；第二储能部与第一传动轴11传动配合，第二储能部具有储能状态及释能状态；其中，第一储能部的最大储存能量大于第二储能部的最大储存能量；外界环境的风速在第一预设风速范围之内和/或主轴13的转速在第一预设转速范围之内时，第一离合器20处于结合状态，第二储能部处于储能状态；外界环境的风速在第二预设风速范围之内和/或主轴13的转速在第二预设转速范围之内时，第一离合器20处于结合状态，第一储能部处于储能状态；第一预设风速范围的最大值小于等于第二预设风速范围的最小值，第一预设转速范围的最大值小于等于第二预设转速范围的最小值；外界的风速在第一预设风速范围及第二预设风速范围之外和/或主轴13的转速在第一预设转速范围及第二预设转速范围之外时，第一离合器20处于断开状态时，第一储能部和/或第二储能部处于释能状态。

应用本实施例的风力发电储能系统，在第一传动轴11和主轴13之间设置第一离合器20，正常发电时主轴13带动第一传动轴11转动，第一储能部和第二储能部在不同的风速和/或主轴13的转速下与第一传动轴11传动配合并储存能量，实现不同场景下的储能；当外界风力较小或风力过于大时，第一离合器20处于断开状态，主轴13与第一传动轴11断开连接，第一储能部和第二储能部中的至少一个带动第一传动轴11旋转，在无风情况下发电机10依然可以发电运行，发电过程连续可实现不停机运行，使得风力发电机运行更稳定且无损耗，有效解决了现有技术中风力发电设备的蓄能结构复杂且可靠性差的问题，有效减少了风力发电设备在无风或风力较小时对电网运行的影响。

具体地，风力发电机还包括齿轮箱，第一传动轴11为齿轮箱的输入轴或输出轴，当第一传动轴11为齿轮箱的输出轴时，第一传动轴11通过联轴器与发电机10的输入轴连接，齿轮箱的输入轴与主轴13通过第一离合器20连接；当第一传动轴11为为齿轮箱的输入轴时，齿轮箱的输出轴通过联轴器与发电机10的输入轴连接。主轴13上设置有轮毂，风力发电机的叶片12与轮毂固定连接，进而带动主轴13旋转。

在至少一实施方式中，风力发电储能系统还包括控制器72，控制器72与第一离合器20电连接，控制器72控制第一离合器20在其结合状态与断开状态之间切换，控制灵敏且反应迅速。

在至少一实施方式中，风力发电储能系统还包括风速传感器71，风速传感器71适于检测外界环境的风速，控制器72与风速传感器71电连接，控制器72根据风速传感器71所检测到的风速控制第一离合器20在其结合状态与断开状态之间切换。风力发电储能系统还包括速度传感器73，速度传感器73适于检测主轴13的转速，控制器72与速度传感器73电连接，控制器72根据速度传感器73所检测到的转速控制第一离合器20在其结合状态与断开状态之间切换。外界风速和主轴13的转速中的至少一个可以作为判断依据，控制器72根据风速传感器71和/速度传感器73所反馈的信号自动控制第一离合器20的状态，使得控制过程更为智能化。

在至少一实施方式中，风速小于第一预设风速范围的最小值和/或转速小于第一预设转速范围的最小值时，第二储能部的释能优先级高于第一储能部的释能优先级；风速大于第二预设风速范围的最大值和/或转速大于第二预设转速范围的最大值时，第一储能部释能优先级高于第二储能部的释能优先级，使风力发电机能够维持正常工作状态，使风力发电机在无风状态下持续发电，同时还能使风力发电机避免转速过快而被损坏。其中，预设风速范围的最小值为发电机10能够正常运转的最低风速，预设风速范围的最大值为发电机10能够正常运转的最高风速，预设转速范围的最小值为发电机10能够正常运转的最低转速，预设转速范围的最大值为发电机10能够承受的最大的转速。根据外界的风速变动调整势能顺序，能量利用率更高。例如，第一预设风速范围的最小值为3m/s，第一预设风速范围的最大值为10m/s，即第一预设风速范围为3m/s～10m/s，第二预设风速范围的最小值为10m/s，第二预设风速范围的最大值为20m/s，即第而预设风速范围为10m/s～20m/s。可以理解，第一预设风速范围和第二预设风速范围需要根据风力发电机的功率来确定，并不局限于此。

需要说明的是，风速越大，主轴13的转速越高，风速越小，主轴13的转速越低，风速与主轴13的转速存在一一对应关系，该对应关系采用现有技术中的即可，在此不再详细赘述。

具体地，第一储能部的所储存的弹性势能较大，第二储能部的所储存的弹性势能较小，当风速小于第一预设风速范围的最小值和/或转速小于第一预设转速范围的最小值时，此时第一传动轴11的转速较低，这时第二储能部先释能第一储能部后释能，使得第一传动轴11的转速逐渐由慢变快，减少第一传动轴11的转速波动，同时，若在第二储能部释能时此时外界风速条件已经恢复至发电机10正常发电风速，此时第一离合器20变为结合状态，主轴13与第一传动轴11仍能以较低的转速差结合，减少对第一离合器20的冲击。当风速大于第二预设风速范围的最大值和/或转速大于第二预设转速范围的最大值时，此时第一传动轴11的转速较高，这时第一储能部先释能第二储能部后释能，使得第一传动轴11的转速由快变慢，减少主轴13的转速波动，同时，若在第一储能部释能时此时外界风速条件已经恢复至发电机10正常发电风速，此时第一离合器20变为结合状态，主轴13与第一传动轴11能以较低的转速差结合，减少对第一离合器20的冲击。可以理解，作为可替换的实施方式，当风速小于第一预设风速范围的最小值和/或转速小于第一预设转速范围的最小值时，第一储能部和第二储能部也能够同时释能，或者，第一储能部的释能优先级高于第二储能部的释能优先级；风速大于第二预设风速范围的最大值和/或转速大于第二预设转速范围的最大值时，第一储能部和第二储能部也能够同时释能，或者，第二储能部释能优先级高于第一储能部的释能优先级。

需要说明的是，在第二储能部所储存的能量释放完之后或释放的过程中，外界风速条件已经恢复至发电机10正常发电风速，此时就不需要使用第一储能部释能；在第一储能部所储存的能量释放完之后或释放的过程中，外界风速条件已经恢复至发电机10正常发电风速，此时就不需要使用第二储能部释能。

在至少一实施方式中，风力发电储能系统还包括第二传动轴14和第二离合器40，第二传动轴14通过第一传动机构与第一传动轴11连接，第一传动轴11与第二传动轴14的传动比小于等于1；第二离合器40分别与第一储能部和第二传动轴14连接，第二离合器40具有结合状态及断开状态，第二离合器40处于结合状态时，第一传动轴11和第一储能部之间处于可传递动力状态，第二离合器40处于断开状态时，第一传动轴11与第一储能部之间处于不可传递动力状态。控制器72根据风速传感器71和/速度传感器73所反馈的信号的信号控制第二离合器40的状态，使得控制过程更为智能和精准。

在至少一实施方式中，第二离合器40连接在第一储能部和第二传动轴14之间，结构简单可靠。

在至少一实施方式中，风力发电储能系统还包括第三传动轴15和第三离合器60，第三传动轴15通过第二传动机构与第一传动轴11连接，第一传动轴11与第三传动轴15的传动比大于1；第三离合器60连接在第三传动轴15和第二储能部之间，第三离合器60具有结合状态及断开状态，第三离合器60处于结合状态时，第一传动轴11和第二储能部之间处于可传递动力状态，第三离合器60处于断开状态时，第一传动轴11与第二储能部之间处于不可传递动力状态。控制器72根据风速传感器71和/速度传感器73所反馈的信号的信号控制第三离合器60的状态，使得控制过程更为智能和精准。

在至少一实施方式中，第三离合器60连接在第三传动轴15和第二储能部之间，结构简单可靠。

具体地，第二离合器40与控制器72电连接，第二传动轴14设置在第一传动轴11的一侧，第三离合器60与控制器72电连接，第三传动轴15设置在第一传动轴11的一侧，第三传动轴15可以与第二传动轴14位于筒一侧，也可以位于第二传动轴14的对侧，第二储能部所储存的弹性释能较小，主要在第一传动轴11的转速较低时蓄能，第一传动轴11与第三传动轴15的传动比大于1，当第一传动轴11转速较低时能够增大扭矩，使得第二储能部仍然能够进行蓄能，同时也使得第二储能部在输出能量时还能使第一传动轴11保持一定的转速，第一储能部所储存的弹性释能较大，主要在第一传动轴11的转速较高时蓄能，第一传动轴11与第三传动轴15的传动比小于等于1，当第一传动轴11转速较高时能够迅速的蓄能，同时当第一离合器20在外界超过预定风速断开时，仍能以较高的速度带动第一传动轴11旋转，防止第一传动轴11转速突然下降使发电机10的发电效率降低而影响电网运行。

在至少一实施方式中，第一储能部包括第一储能轴和若干第一发条储能单元31，若干第一发条储能单元31设置在第一储能轴上，第一储能轴通过第二离合器40与第二传动轴14连接，第一储能轴在第二传动轴14的带动下旋转，若干第一发条储能单元31此时储存能量。

具体地，对第一发条储能单元31的数量不做限定，可根据风力发电机应用的环境进行改变，每个第一发条储能单元31包括发条和拉杆，发条的材质为金属，发条套设在第一储能轴上并通过第一储能轴带动发条转动进行储能，通过拉杆将发条外围末端结构拉紧，此时发条内围脱离第一储能轴单独固定，当发条势能饱和时，发条内围连接第一储能轴并与第一储能轴同向转动，此时拉杆也回到初始状态，等待下次储能，第一发条储能单元31采用现有技术中的结构即可，在此不再详细赘述。

在至少一实施方式中，第一储能部还包括第一锁定结构32，第一锁定结构32设置在第一储能轴上并与控制器72电连接，第一锁定结构32具有使第一储能轴无法转动的锁定状态和使第一储能轴能够转动的解锁状态，当第一储能部储存能量已满或无需第一储能部供能时，此时第一锁定结构32为锁定状态，当第一储能部需要释能时，此时第一锁定结构32为解锁状态。

具体地，第一锁定结构32套设在第一储能轴上，第一锁定结构32包括可摆动的摩擦片和驱动件，摩擦片通过弹簧等弹性件连接在外壳上，驱动件能够驱动摩擦片摆动，解锁状态下摩擦片与第一储能轴不接触，使得第一储能轴可以自由转动，锁定状态时驱动件驱动摩擦片紧贴第一储能轴使得第一储能轴无法转动。驱动件为电机等。

在至少一实施方式中，第一传动机构为第一齿轮传动机构，第一齿轮传动机构包括相啮合的第一传动齿轮111和第一配合齿轮141，第一传动齿轮111设置在第一传动轴11上，第一配合齿轮141设置在第二传动轴14上，齿轮啮合传动结构更为可靠，在第一传动轴11与第二传动轴14长时间的传动过程中齿轮啮合不易损坏，有较长的使用寿命。可以理解，作为可替换的实施方式，第一传动机构也可以为皮带轮传动、链条传动等其他传动形式。

在至少一实施方式中，第二储能部包括第二储能轴和若干第二发条储能单元51，若干第二发条储能单元51设置在第二储能轴上，第二储能轴通过第三离合器60与第三传动轴15连接，第二储能轴在第三传动轴15的带动下旋转，若干第二发条储能单元51此时储存能量，动力传递过程短使得能量损失更小。

具体地，对第二发条储能单元51的数量不做限定，可根据风力发电机应用的环境进行改变，每个第二发条储能单元51包括发条和拉杆，发条的材质为金属，发条套设在第二储能轴上并通过第二储能轴带动发条转动进行储能，通过拉杆将发条外围末端结构拉紧，此时发条内围脱离第二储能轴单独固定，当发条势能饱和时，发条内围连接第二储能轴并与第二储能轴同向转动，此时拉杆也回到初始状态，等待下次储能，第二发条储能单元51采用现有技术中的结构即可，在此不再详细赘述。

在至少一实施方式中，第二储能部还包括第二锁定结构52，第二锁定结构52设置在第二储能轴上并与控制器72电连接，第二锁定结构52具有使第二储能轴无法转动的锁定状态和使第二储能轴能够转动的解锁状态，当第二储能部储存能量已满或无需第二储能部供能时，此时第二锁定结构52为锁定状态，当第二储能部需要释能时，此时第二锁定结构52为解锁状态。

具体地，第二锁定结构52套设在第二储能轴上，第二锁定结构52包括可摆动的摩擦片和驱动件，驱动件能够驱动摩擦片摆动，摩擦片通过弹簧连接在外壳上，解锁状态下摩擦片与第二储能轴不接触，使得第二储能轴可以自由转动，锁定状态时摩擦片驱动摩擦片紧贴第二储能轴使得第二储能轴无法转动。驱动件为电机等。

在至少一实施方式中，第二传动机构为第二齿轮传动机构，第二齿轮机构包括相啮合的第二传动齿轮112和第二配合齿轮151，第二传动齿轮112设置在第一传动轴11上，第二配合齿轮151设置在第三传动轴15上，齿轮啮合传动结构更为可靠，在第一传动轴11与第三传动轴15长时间的传动过程中不易损坏，有较长的使用寿命。可以理解，作为可替换的实施方式，第二传动机构也可以为皮带轮传动、链条传动等其他传动形式。

在至少一实施方式中，风力发电储能系统还包括转速传感器，转速传感器设置在第一传动轴11的一侧适于检测第一传动轴11的转速，以判断此时第一储能部或第二储能部是否释放完全部能量，在第一储能部或第二储能部释能时，此时第一传动轴11的转速突然下降则判断第一储能部或第二储能部能量用尽。可以理解，作为可替换的实施方式，也可以在第一储能轴和第二储能轴一侧分别设置转动圈数计数器或在第一传动轴11一侧设置转动圈数计数器，通过第一传动轴11或储能轴转动的圈数以判断是否释放完全部能量。

本发明还提供了一种风力发电机，其包括：发电机10、叶片12及上述的风力发电储能系统，发电机10与风力发电储能系统的第一传动轴11连接，叶片12与风力发电储能系统的主轴13连接。

在至少一实施方式中，风力发电机还包括壳体80，主轴13穿设在壳体80上，第一传动轴11、发电机10、第一储能部、第二储能部均设置在壳体80内部，壳体80能够有效的保护内部的部件，同时第一储能部、第二储能部的传动距离较近，有效减少传动过程中的能量损耗。

具体地，风速传感器71设置在壳体80的外壁上，与外界接触检测风速，检测方式简单可靠。

以下对本实施例的风力发电机的使用方式进行说明：

外界环境的风速在第一预设风速范围之内和/或主轴13的转速在第一预设转速范围之内时，第一离合器20处于结合状态，第二储能部处于储能状态；外界环境的风速在第二预设风速范围之内和/或主轴13的转速在第二预设转速范围之内时，第一离合器20处于结合状态，第一储能部处于储能状态；

外界环境的风速在第一预设风速范围之内和/或主轴13的转速在第一预设转速范围之内时，此时控制器72控制第一离合器20、第三离合器60处于结合状态，此时第二锁定结构52为解锁状态，此时叶片12通过主轴13带动第一传动轴11旋转发电，同时第一传动轴11带动第二储能部蓄能；

外界环境的风速在第二预设风速范围之内和/或主轴13的转速在第二预设转速范围之内时，此时控制器72控制第一离合器20、第二离合器40处于结合状态，此时第一锁定结构32为解锁状态，此时叶片12通过主轴13带动第一传动轴11旋转发电，同时第一传动轴11带动第一储能部蓄能；

当风速小于第一预设风速范围的最小值和/或转速小于第一预设转速范围的最小值时，此时控制器72控制第一离合器20和第二离合器40处于断开状态，控制器72控制第三离合器60处于结合状态，同时第一锁定结构32为锁定状态，第二锁定结构52为解锁状态，此时第二储能部带动第一传动轴11旋转发电，若第二储能部能量用尽则使第三离合器60处于断开状态、使第二离合器40处于结合状态，第二锁定结构52变为解锁状态，此时第一储能部继续带动轴旋转发电，第一传动轴11先由较小弹性释能的第二储能部带动旋转，再由较大弹性释能的第一储能部带动旋转，使得转动由慢到快，使速度变化更为平顺；

当风速大于第二预设风速范围的最大值和/或转速大于第二预设转速范围的最大值时，此时控制器72控制第一离合器20和第三离合器60处于断开状态，控制器72控制第二离合器40处于结合状态，同时第二锁定结构52为锁定状态，第一锁定结构32为解锁状态，此时第一储能部带动第一传动轴11旋转发电，若第一储能部能量用尽则使第二离合器40处于断开状态、使第三离合器60处于结合状态，第一锁定结构32变为解锁状态，此时第二储能部继续带动第一传动轴11旋转发电，第一传动轴11先由较大弹性释能的第一储能部带动旋转，再由较小弹性释能的第二储能部带动旋转，使得转动由快到慢，使速度变化更为平顺。

本发明还提供了一种风力发电储能控制方法，其包括以下步骤：获取外界环境的风速和/或主轴13的转速；根据风速和/或转速控制第一离合器20的状态、第一储能部和第二储能部的状态。正常发电时主轴13带动第一传动轴11转动，第一储能部和第二储能部在不同的风速和/或主轴13的转速下与第一传动轴11传动配合并储存能量，实现不同场景下的储能；当外界无风或风力较小时，第一离合器20处于断开状态，主轴13与第一传动轴11断开连接，第一储能部和第二储能部中的至少一个能够带动第一传动轴11旋转，在无风情况下发电机10依然可以发电运行，发电过程连续可实现不停机运行，使得风力发电机运行更稳定且无损耗。

在至少一实施方式中，根据风速或转速控制第一离合器20的状态、第一储能部和第二储能部的状态的步骤包括：判断风速是否在第一预设风速范围之内和/或转速是否在第一预设转速范围之内；当风速在第一预设风速范围之内和/或转速在第一预设转速范围之内时，控制第一离合器20结合，第二储能部储能；当风速在第一预设风速范围之外和/或转速在第一预设转速范围之外时，判断风速是否在第二预设风速范围之内和/或转速是否在第二预设转速范围之内；当风速是否在第二预设风速范围之内和/或转速是否在第二预设转速范围之内时，第一离合器20处于结合状态，第一储能部处于储能状态；当风速在第一预设风速范围及第二预设风速范围之外和/或转速在第一预设转速范围及第二预设转速范围之外时，控制第一离合器20断开，第一储能部和/或第二储能部释能，第一储能部和第二储能部可以单独释放能量也可以同时释放能量，使得释能方式更为多样，通过第一储能部和第二储能部不同的势能顺序，使第一传动轴11的转速波动更小，使第一离合器20结合时收到的冲击也更小。

在至少一实施方式中，当风速在第一预设风速范围及第二预设风速范围之外和/或转速在第一预设转速范围及第二预设转速范围之外时，控制第一离合器20处于断开状态，第一储能部和/或第二储能部处于释能状态的步骤包括：当风速小于第一预设风速范围的最小值或转速小于第一预设转速范围的最小值时，第二储能部的释能优先级高于第一储能部的释能优先级；当风速大于第二预设风速范围的最大值或转速大于第二预设转速范围的最大值时，第一储能部的释能优先级高于第二储能部的释能优先级，根据不同预设风速范围和/或不同预设转速范围改变储能部的释能优先级，使得释能过程更为合理。

在至少一实施方式中，在控制第一离合器20结合的步骤之后，风力发电储能控制方法还包括：判断第一储能部所储存的能量是否达到其最大储存能量；当第一储能部所储存的能量达到其最大储能量时，控制第二离合器40断开；判断第二储能部所储存的能量是否达到其最大储存能量；当第二储能部所储存的能量达到其最大储能量时，控制第三离合器60断开。

具体地，当第一储能部所储存的能量达到其最大储能量时，控制第二离合器40断开，同时使第一锁定结构32处于锁定状态，当第二储能部所储存的能量达到其最大储能量时，控制第三离合器60断开，同时使第二锁定结构52处于锁定状态。可以理解，作为可替换的实施方式，也可以不判断第一储能部和第二储能部储存的能量是否达到最大储存能量，第一储能部和第二储能部储存满能量时继续跟随第一传动轴11转动。

在至少一实施方式中，在控制第一离合器20断开的步骤之后，风力发电储能控制方法还包括：判断第二储能部所释放的能量是否达到其最大储存能量；当第二储能部所释放的能量达到其最大储能量时，控制第三离合器60断开，控制第二离合器40结合；判断第一储能部所释放的能量是否达到其最大存储能量；当第一储能部所释放的能量达到其最大储能量时，控制第二离合器40断开。

具体地，当第二储能部所释放的能量达到其最大储能量时，控制第三离合器60断开，控制第二离合器40结合，同时使第一锁定结构32处于解锁状态，当第一储能部所释放的能量达到其最大储能量时，控制第二离合器40断开，同时使第二锁定结构52处于解锁状态。

在至少一实施方式中，在控制第一离合器20断开的步骤之后，风力发电储能控制方法还包括：判断第一储能部所释放的能量是否达到其最大储存能量；当第一储能部所释放的能量达到其最大储能量时，控制第二离合器40断开，控制第三离合器60结合；判断第二储能部所释放的能量是否达到其最大存储能量；当第二储能部所储存的能量达到其最大储能量时，控制第三离合器60断开。

具体地，当第一储能部所释放的能量达到其最大储能量时，控制第二离合器40断开，控制第三离合器60结合，同时使第二锁定结构52处于解锁状态，当第二储能部所储存的能量达到其最大储能量时，控制第三离合器60断开，同时使第一锁定结构32处于解锁状态。

从以上的描述中，可以看出，本发明的上述的实施例实现了如下技术效果：

1、在至少一实施方式中，在第一传动轴11和主轴13之间设置第一离合器20，正常发电时主轴13带动第一传动轴11转动，第一储能部和第二储能部在不同的风速和/或主轴13的转速下与第一传动轴11传动配合并储存能量，实现不同场景下的储能；当外界风力较小或风力过于大时，第一离合器20处于断开状态，主轴13与第一传动轴11断开连接，第一储能部和第二储能部能够根据外界的风速变动调整势能顺序并带动第一传动轴11旋转，能量利用率更高的同时使得第一传动轴11能够持续转动，在无风情况下发电机10依然可以发电运行，发电过程连续可实现不停机运行，使得风力发电机运行更稳定且无损耗，有效减少了风力发电设备在无风或风力较小时对电网运行的影响。

2、在至少一实施方式中，风力发电机还包括风速传感器71和速度传感器73，控制器72根据风速传感器71测得的风速信号和/或根据速度传感器73测得的转速信号自动控制各个离合器的状态，使风力发电机能够维持正常工作状态，使风力发电机在无风状态下持续发电，同时还能使风力发电机避免转速过快而被损坏，使得控制过程更为智能化。

3、在至少一实施方式中，第一传动轴11与第三传动轴15的传动比大于1，当第一传动轴11转速较低时能够增大扭矩，使得第二储能部仍然能够进行蓄能，同时也使得第二储能部在输出能量时还能使第一传动轴11保持一定的转速，第一储能部所储存的弹性释能较大，主要在第一传动轴11的转速较高时蓄能，第一传动轴11与第三传动轴15的传动比小于等于1，当第一传动轴11转速较高时能够迅速的蓄能，同时当第一离合器20在外界超过预定风速断开时，仍能以较高的速度带动第一传动轴11旋转，防止第一传动轴11转速突然下降使发电机10的发电效率降低而影响电网运行。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。