一种风电机组的储能系统、风电机组及其使用方法转让专利
申请号 : CN202110573037.3
文献号 : CN113090463B
文献日 : 2022-04-08
发明人 : 李力森 , 蔡安民 , 林伟荣 , 焦冲 , 张俊杰 , 张林伟
申请人 : 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种风电机组的储能系统,其特征在于,包括进气管道(5)、控制系统和若干个设置在进气管道(5)内的能量转换与存储系统(7);
进气管道(5)设置在风电机组的轮毂和塔架内;在进气管道(5)内设有增压装置(6),增压装置(6)设置在能量转换与存储系统(7)前端;
每个能量转换与存储系统(7)包括叶轮(71)和弹簧马达(72),叶轮(71)与弹簧马达(72)一端连接,叶轮(71)设置在进风侧,弹簧马达(72)另一端与发电机连接;
控制系统与增压装置(6)、弹簧马达(72)和风电机组连接,控制系统用于根据风电机组的运行状态控制增压装置(6)对气体增压,弹簧马达(72)存储或释放能量;
在进气管道(5)上设有检测过滤系统(3),检测过滤系统(3)包括前风压检测单元(2)、后风压检测单元(4)和过滤装置,过滤装置设置在前风压检测单元(2)和后风压检测单元(4)之间,前风压检测单元(2)用于检测过滤前的前风压,后风压检测单元(4)用于检测过滤后的后风压;前风压检测单元(2)和后风压检测单元(4)与控制系统连接,控制系统内预设有第一阈值,第一阈值为前风压与后风压的差值;控制系统连接有报警单元,当检测到的前风压和后风压相差超过第一阈值时,说明过滤系统(3)堵塞,控制系统用于启动报警单元;
在进气管道(5)的进气口设有管道保护罩,管道保护罩包括驱动装置和罩体(1),罩体(1)一侧铰接在风电机组的机舱前端;罩体(1)与驱动装置连接,驱动装置与控制系统连接;
控制系统内还预设有第二阈值,第二阈值为前风压的最大极限值,当检测到的前风压超过第二阈值时,控制系统用于启动驱动装置关闭罩体(1)。
2.根据权利要求1所述的一种风电机组的储能系统,其特征在于,进气管道(5)包括第一管道和第二管道,第一管道和第二管道垂直连接,第一管道设置在轮毂内,第二管道设置在塔架内。
3.根据权利要求1所述的一种风电机组的储能系统,其特征在于,第二管道的直径由上至下逐渐变小。
4.根据权利要求1所述的一种风电机组的储能系统,其特征在于,增压装置(6)采用气体增压泵。
5.一种风电机组,其特征在于,包含权利要求1~4任意一项所述储能系统。
6.权利要求1~4任意一项所述储能系统的使用方法,其特征在于,包括以下情况:当风电机组周围的风力正常时,控制系统启动增压装置(6),风经过进气管道(5)的增压装置(6)加速后传递给每个能量转换与存储系统(7)的叶轮(71),叶轮(71)旋转,将风能转化为弹簧马达(72)的压缩势能,并储存起来;
当风电机组周围的风力较小时,控制系统控制弹簧马达(72),将弹簧马达(72)储存的势能转化为电能释放出来,同时同步进行能量的存储,做到边释放能量边存储能量;
在进气管道(5)上设有检测过滤系统(3),检测过滤系统(3)包括前风压检测单元(2)、后风压检测单元(4)和过滤装置,过滤装置设置在前风压检测单元(2)和后风压检测单元(4)之间;前风压检测单元(2)和后风压检测单元(4)与控制系统连接,控制系统内预设有第一阈值,第一阈值为前风压与后风压的差值;控制系统连接有报警单元;
当前风压检测单元(2)检测到的前风压和后风压检测单元(4)检测到的后风压相差超过第一阈值时,说明过滤系统(3)堵塞,控制系统启动报警单元;
在进气管道(5)的进气口设有管道保护罩,管道保护罩包括驱动装置和罩体(1),罩体(1)一侧铰接在风电机组的机舱前端;罩体(1)与驱动装置连接,驱动装置与控制系统连接;
控制系统内还预设有第二阈值,第二阈值为前风压检测单元(2)检测到的前风压的最大极限值;
当控制系统检测到的前风压超过第二阈值时,控制系统启动驱动装置,罩体(1)关闭,增压装置(6)关闭。
说明书 :
一种风电机组的储能系统、风电机组及其使用方法
技术领域
背景技术
一段时间内风力发电对电网的冲击都比较大。
面对风速变化快、频次高的情况时实现平滑出力是很困难的。目前风电场也在逐步配置一
定容量的电池储能来化解该问题,但配置储能占据大量的空间,不仅独立于风力发电系统,
融合度较低,需要向电网索要大量额外的电力或对风机出力采用“削峰”来实现“填谷”之目
的,并无法实现自我发电自我补充,而且目前可市场化的储能技术(指具有一定性价比的产
品)放电速度慢,无法应对风速变化快、频次高的情况,因此此类方法实为无奈之下的临时
救急,不能从根本上解决问题。
发明内容
压检测单元用于检测过滤前的前风压,后风压检测单元用于检测过滤后的后风压;前风压
检测单元和后风压检测单元与控制系统连接,控制系统内预设有第一阈值,第一阈值为前
风压与后风压的差值;控制系统连接有报警单元,当检测到的前风压和后风压相差超过第
一阈值时,说明过滤系统堵塞,控制系统用于启动报警单元。
压缩势能,并储存起来;
压检测单元和后风压检测单元与控制系统连接,控制系统内预设有第一阈值,第一阈值为
前风压与后风压的差值;控制系统连接有报警单元;
制系统内还预设有第二阈值,第二阈值为前风压检测单元检测到的前风压的最大极限值;
轮与弹簧马达一端连接,叶轮设置在进风侧,弹簧马达另一端与发电机连接;控制系统与弹
簧马达和风电机组连接,当风机较大时,控制系统控制弹簧马达存储能量,当风力较小时,
控制系统控制弹簧马达释放能量,同时弹簧马达也存储能量。可在全时段进行能量转换和
存储,具体表现为当风力较小(风机未启动)、风机出力的过程中以及飓风(风机停机)时,储
能系统先将快速流动的空气能量转化成弹性势能储存起来,需要的时候,可以通过弹簧马
达对外输出能量,在不影响风机在任何时段出力的情况下,以“削峰填谷”的方式对其出力
进行二次补充,而且具有放电快的特殊优势,可在毫秒内实现电力的快速补充,可真正实现
风机出力的平顺化,减少出力的波动和对电网的冲击,做到电网友好型发电设备。
和流速加快。
塞,所以设计了两个风压检测单元,实时监测前后风压,当当检测到的前风压和后风压相差
超过第一阈值时,说明过滤系统堵塞,控制系统启动报警单元,提醒工作人员及时更换过滤
装置。
动驱动装置,关闭罩体,避免风速过大损伤管道内的设备。
附图说明
具体实施方式
毂和塔架内;每个能量转换与存储系统7包括叶轮71和弹簧马达72,叶轮71与弹簧马达72一
端连接,叶轮71设置在进风侧,弹簧马达72另一端与发电机连接;控制系统与增压装置6、弹
簧马达72和风电机组连接,根据风电机组的运行状态控制增压装置6对气体进行增压,弹簧
马达72存储或释放能量,具体地说,控制系统同时控制和协调风电机组运行和储能系统的
运行。
气体增压泵,经过增压装置6提高风速,使管道形成类似风洞的环境。
测单元4之间,前风压检测单元2用于检测过滤前的前风压,后风压检测单元4用于检测过滤
后的后风压;前风压检测单元2和后风压检测单元4与控制系统连接,控制系统内预设有第
一阈值,第一阈值为前风压与后风压的差值;控制系统连接有报警单元,当检测到的前风压
和后风压相差超过第一阈值时,说明过滤系统3堵塞,控制系统用于启动报警单元。
控制系统连接;控制系统内还预设有第二阈值,第二阈值为前风压的最大极限值,当检测到
的前风压超过第二阈值时,控制系统用于启动驱动装置关闭罩体1。
罩体1自动开闭就可以。
7,经过增压的高压风会驱动叶轮71旋转,叶轮71旋转会转化成弹簧马达72的压缩势能并储
存起来。当需要的时候,可以通过弹簧马达72将弹簧储存的势能转化成电能并释放出来,发
电机输出的电力直接并入单台风机配置的箱变中,从而为风机的调峰做出贡献。
当过滤系统3前后风压相差超过第一阈值时,启动报警程序,预警空气过滤系统3堵塞,需及
时更换;当前风压检测单元2检测风压超过第一阈值时,为了安全,进风的罩体1会关闭,同
时增压装置6不再运行。
高,控制系统将根据风机实时出力情况自主优化确定每个时点的输出能量,迅速将弹簧马
达72储存的势能转化为电能释放出来,同时同步进行能量的存储,做到边释放能量边存储
能量。
量转换与存储系统7均处于运行状态并对能量进行存储,在不影响风机在任何时段出力的
情况下,以“削峰填谷”的方式对其出力进行二次补充,而且具有放电快的显著优势,可在毫
秒内实现电力的快速补充,可真正实现风机出力的平顺化,减少出力的波动和对电网的冲
击,做到电网友好型发电设备。