基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括：風(fēng)力發(fā)電機組；電熱裝置，通過變壓器和電導(dǎo)線與風(fēng)力發(fā)電機組電連接；電熱蒸汽發(fā)生器，進一步包括下限水位傳感器、上限水位傳感器，以及具有壓力傳感器的壓力控制單元，并與電熱裝置電連接，且通過輸水管道與供水裝置接通；蒸汽儲能罐，通過信號開關(guān)與汽輪機連接，并通過設(shè)置控制開關(guān)的蒸汽管道與電熱蒸汽發(fā)生器連接；電網(wǎng)，分別與風(fēng)力發(fā)電機組和汽輪機的電力輸出端電連接。本實用新型通過增加了蒸汽儲能罐，使得所述風(fēng)電在電力系統(tǒng)的調(diào)度中更加可控，解決了風(fēng)的不穩(wěn)定性與隨機性，增加的蒸汽儲能很好的解決了風(fēng)電的反調(diào)峰特性，以及當(dāng)電網(wǎng)故障時，通過蒸汽發(fā)電可提高并解決風(fēng)力發(fā)電的低電壓穿越能力。
【專利說明】基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力設(shè)備系統(tǒng)，尤其涉及一種基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)以來，我國的風(fēng)電發(fā)展迅速，風(fēng)電裝機容量不斷增速，直到2009底我國風(fēng)電累計吊裝容量達到2580萬千瓦，僅次于美國，列居世界第二位。2012年6月，我國并網(wǎng)風(fēng)電高達5258萬千瓦,超過美國，成為世界第一風(fēng)電大國。業(yè)內(nèi)人士認為，我國風(fēng)電用5年多時間走過了發(fā)達國家15年的發(fā)展歷程，大電網(wǎng)運行風(fēng)電的能力進入世界領(lǐng)先水平，為我國搶占新能源戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機、應(yīng)對全球氣候變化等作出了突出貢獻。
[0003]與此同時，一些風(fēng)電發(fā)展快的地方及地區(qū)風(fēng)電并網(wǎng)問題日益嚴(yán)重，因電煤告急等原因，華東、華南多個省份出現(xiàn)“電荒”，造成拉閘限電。而在距北京數(shù)百公里的內(nèi)蒙古各大風(fēng)電場，大量的風(fēng)力發(fā)電機卻停止運轉(zhuǎn)。風(fēng)電場由于限制出力而棄風(fēng)的現(xiàn)象頻頻發(fā)生。所謂“棄風(fēng)”，是指在風(fēng)電發(fā)展初期，風(fēng)機處于正常情況下，由于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)接納能力不足、風(fēng)電場建設(shè)工期不匹配和風(fēng)電不穩(wěn)定等自身特點導(dǎo)致的部分風(fēng)電場風(fēng)機暫停的現(xiàn)象。在風(fēng)電廠的建設(shè)與規(guī)劃中并無充分考慮到此情況。風(fēng)能的利用不同于其它常規(guī)能源，由于它出力的隨機性等特點，在風(fēng)電達到一定程度后，使得電力系統(tǒng)在調(diào)度方面很難做到不棄風(fēng)；另一個原因是風(fēng)電具有反調(diào)峰特性，也使得不得不棄風(fēng)。
[0004]故針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本案設(shè)計人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗，積極研究改良，于是有了本實用新型一種基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型是針對現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)容易發(fā)生“棄風(fēng)”等缺陷提供一種基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
[0006]為實現(xiàn)本實用新型之目的，本實用新型提供一種基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，所述基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括:
[0007]風(fēng)力發(fā)電機組，所述風(fēng)力發(fā)電機組進一步包括獨立設(shè)置的風(fēng)力機；
[0008]電熱裝置，所述電熱裝置通過所述變壓器和設(shè)置在所述電線桿上的電導(dǎo)線與所述風(fēng)力發(fā)電機組電連接；
[0009]電熱蒸汽發(fā)生器，所述電熱蒸汽發(fā)生器進一步包括設(shè)置在所述電熱蒸汽發(fā)生器內(nèi)的下限水位傳感器、上限水位傳感器，以及具有壓力傳感器的壓力控制單元，所述電熱蒸汽發(fā)生器并與所述電熱裝置電連接，且通過輸水管道與所述供水裝置接通；
[0010]蒸汽儲能罐，所述蒸汽儲能罐通過所述信號開關(guān)與獨立設(shè)置的所述汽輪機連接，并通過設(shè)置控制開關(guān)的蒸汽管道與所述電熱蒸汽發(fā)生器連接；
[0011]電網(wǎng)，所述電網(wǎng)分別與所述風(fēng)力發(fā)電機組和所述汽輪機的電力輸出端電連接。
[0012]可選地，所述風(fēng)力機通過所述葉片捕獲風(fēng)能，并將所述風(fēng)能轉(zhuǎn)換為作用在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子上的機械能，將吸收的葉片轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為作用在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子上的機械轉(zhuǎn)矩。[0013]可選地，當(dāng)通過所述輸水管道進入所述電熱蒸汽發(fā)生器內(nèi)的水之液位高于所述下限水位傳感器所探測的下限液位時，所述電熱裝置啟動，開始加熱。
[0014]可選地，當(dāng)通過所述輸水管道進入所述電熱蒸汽發(fā)生器內(nèi)的水之液位達到所述上限水位傳感器所探測的上限液位時，所述供水裝置停止供水。
[0015]可選地，當(dāng)所述壓力傳感器探測到所述蒸汽壓力達到0.4MPa時，所述壓力控制單元啟動，并斷開所述電熱裝置，以停止加熱。
[0016]可選地，當(dāng)所述壓力傳感器探測到所述蒸汽壓力低至0.3MPa時，所述電熱裝置啟動，并繼續(xù)加熱。
[0017]可選地，當(dāng)所述電熱發(fā)生器內(nèi)水之液位低于所述下限液位時，所述電熱裝置停止加熱。
[0018]可選地，當(dāng)所述蒸汽壓高于0.4MPa時，安全閥開啟。
[0019]綜上所述，本實用新型通過增加了蒸汽儲能罐，使得所述風(fēng)電在電力系統(tǒng)的調(diào)度中更加可控，在一定的程度上解決了風(fēng)的不穩(wěn)定性與隨機性，增加的蒸汽儲能很好的解決了風(fēng)電的反調(diào)峰特性，例如當(dāng)用戶或負載處于低負荷的情況下，可以依舊通過風(fēng)力發(fā)電機繼續(xù)運行使其開始進行制熱，通過蒸汽儲能灌進行存儲。而當(dāng)負載處于峰值時，則可以通過蒸汽儲能灌進行發(fā)電。當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)故障時，通過蒸汽發(fā)電可以有效的提高并解決風(fēng)力發(fā)電的低電壓穿越能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1所示為本實用新型基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖；
[0021]圖2所示為所述風(fēng)能利用率系數(shù)Cp的函數(shù)曲線；
[0022]圖3所示為風(fēng)力發(fā)電廠的風(fēng)速曲線圖。
【具體實施方式】
[0023]為詳細說明本實用新型創(chuàng)造的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達成目的及功效，下面將結(jié)合實施例并配合附圖予以詳細說明。
[0024]請參閱圖1，圖1所示為本實用新型基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖。所述基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)I包括:風(fēng)力發(fā)電機組10，所述風(fēng)力發(fā)電機組10進一步包括獨立設(shè)置的風(fēng)力機101，所述風(fēng)力機101通過葉片102捕獲風(fēng)能，并將所述風(fēng)能轉(zhuǎn)換為作用在所述風(fēng)力機轉(zhuǎn)子(未圖示)上的機械能，將所述吸收的葉片轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為作用在所述風(fēng)力機轉(zhuǎn)子上的機械轉(zhuǎn)矩；電熱裝置11，所述電熱裝置11通過所述變壓器12和設(shè)置在所述電線桿13上的電導(dǎo)線131與所述風(fēng)力發(fā)電機組10電連接；電熱蒸汽發(fā)生器14，所述電熱蒸汽發(fā)生器14進一步包括設(shè)置在所述電熱蒸汽發(fā)生器14內(nèi)的下限水位傳感器141、上限水位傳感器142，以及具有壓力傳感器的壓力控制單元(未圖示)，所述電熱蒸汽發(fā)生器14并與所述電熱裝置11電連接，且通過輸水管道143與所述供水裝置144接通；蒸汽儲能罐15，所述蒸汽儲能罐15通過所述信號開關(guān)151與獨立設(shè)置的所述汽輪機16連接，并通過設(shè)置控制開關(guān)152的蒸汽管道153與所述電熱蒸汽發(fā)生器14連接；電網(wǎng)17，所述電網(wǎng)17分別與所述風(fēng)力發(fā)電機組10和所述汽輪機16的電力輸出端電連接。
[0025]請繼續(xù)參閱圖1，詳述本實用新型基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)I的工作原理。為了便于簡單、直觀的進行闡述，在本實施方式中忽略傳輸中的能量損失。在新建風(fēng)力發(fā)電廠時，根據(jù)現(xiàn)場的風(fēng)速資料，計算出風(fēng)力機101的啟動風(fēng)速至停機風(fēng)速為止全年的各級風(fēng)速的累積小時數(shù)；然后根據(jù)風(fēng)速、小時數(shù)規(guī)劃設(shè)計風(fēng)力機101的數(shù)量。
[0026]在本實用新型中，風(fēng)能利用系數(shù)(功率系數(shù))Cp是指單位時間內(nèi)，風(fēng)力機101所獲得的能量與風(fēng)能之比。Cp是評定風(fēng)力機101氣動特性優(yōu)劣的重要參數(shù)，其定義式為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述基于蒸汽儲能的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括: 風(fēng)力發(fā)電機組，所述風(fēng)力發(fā)電機組進一步包括獨立設(shè)置的風(fēng)力機； 電熱裝置，所述電熱裝置通過變壓器和設(shè)置在電線桿上的電導(dǎo)線與所述風(fēng)力發(fā)電機組電連接； 電熱蒸汽發(fā)生器，所述電熱蒸汽發(fā)生器進一步包括設(shè)置在所述電熱蒸汽發(fā)生器內(nèi)的下限水位傳感器、上限水位傳感器，以及具有壓力傳感器的壓力控制單元，所述電熱蒸汽發(fā)生器與所述電熱裝置電連接，且通過輸水管道與供水裝置接通； 蒸汽儲能罐，所述蒸汽儲能罐通過信號開關(guān)與獨立設(shè)置的汽輪機連接，并通過設(shè)置控制開關(guān)的蒸汽管道與所述電熱蒸汽發(fā)生器連接； 電網(wǎng)，所述電網(wǎng)分別與所述風(fēng)力發(fā)電機組和所述汽輪機的電力輸出端電連接。
【文檔編號】F03D9/02GK203441679SQ201320403594
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月8日
【發(fā)明者】高葉軍, 連志剛 申請人:上海電機學(xué)院