專(zhuān)利名稱：一種基于風(fēng)能的熱電聯(lián)供系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)能及分布式能源的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通過(guò)合理的工藝設(shè)計(jì)，從而利用風(fēng)能對(duì)特定地區(qū)的局部區(qū)域或樓宇，特別是風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，如海島、山區(qū)等，實(shí)現(xiàn)熱、電聯(lián)供的工藝系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是一種利用歷史悠久，同時(shí)也是當(dāng)代發(fā)展最為迅速的綠色可再生能源，其中，風(fēng)力發(fā)電是最主要的利用形式。目前，我國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模已經(jīng)躍居世界第一。但是，隨著我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其缺點(diǎn)也日益明顯。由于風(fēng)能資源的間歇性和不可預(yù)測(cè)性，其電力輸出的品質(zhì)(電壓、頻率、相位等)很低，其最大供電功率的出現(xiàn)時(shí)間也由于天氣變化，具有突然性，對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的沖擊很大，在我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模最大的“三北”地區(qū)，出于保護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定性的考慮，上網(wǎng)限電現(xiàn)象非常普遍，個(gè)別嚴(yán)重的省份，風(fēng)電機(jī)組的年有效運(yùn)行時(shí)間甚至低于lOOOh，造成了嚴(yán)重的設(shè)備閑置、資源浪費(fèi)，并導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電企業(yè)虧損嚴(yán)重。如何提高風(fēng)力發(fā)電電力輸出的品質(zhì)、有效地解決風(fēng)電的電網(wǎng)匹配性問(wèn)題，以及顯著提高風(fēng)電機(jī)組的年有效運(yùn)行時(shí)間和提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是業(yè)界亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電上述的技術(shù)問(wèn)題，提出一種風(fēng)力發(fā)電的電力輸出品質(zhì)高、可最大限度減小對(duì)電網(wǎng)的沖擊以及顯著提高風(fēng)電機(jī)組的有效運(yùn)行時(shí)間的基于風(fēng)能的熱電聯(lián)供系統(tǒng)及方法。本發(fā)明提出的基于風(fēng)能的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其包括:用于接收風(fēng)能的風(fēng)力發(fā)電裝置，與所述風(fēng)力發(fā)電裝置連接的電流控制及分配裝置、與該電流控制及分配裝置連接的供電電纜以及電加熱裝置連接，該電加熱裝置還與一氣體循環(huán)裝置以及換熱裝置連接，該換熱裝置又與一軟水制備裝置連接，換熱裝置還與供熱管道連接。較優(yōu)的，所述的電流控制及分配裝置可以與一蓄電裝置連接。較優(yōu)的，所述的換熱裝置與一儲(chǔ)熱裝置連接，儲(chǔ)熱裝置再與所述的供熱管道連接。較優(yōu)的，所述的風(fēng)力發(fā)電裝置可以為水平軸或垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置。本發(fā)明提出的基于風(fēng)能的熱電聯(lián)供方法，其步驟如下:
風(fēng)力發(fā)電裝置接收風(fēng)能發(fā)電；
通過(guò)電流控制及分配裝置對(duì)風(fēng)能產(chǎn)生的不同電壓、電流或相位的不同品質(zhì)的電流，進(jìn)行品質(zhì)判斷及電流分配；
將符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的電流,直接通過(guò)供電電纜外供入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)；
將不符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的電流輸給電加熱裝置并產(chǎn)生熱量，再將熱量傳遞給傳熱中間氣體介質(zhì)；
然后通過(guò)換熱裝置將傳熱中間氣體介質(zhì)的熱量傳遞給介質(zhì)水，介質(zhì)水被加熱至滿足要求的熱水后，通過(guò)供熱管道將熱水供應(yīng)給外部用戶。
所述的符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的電流，通過(guò)逆變以后，還可以適當(dāng)儲(chǔ)存。所述的介質(zhì)水被加熱至滿足要求的熱水后，可以先送入一儲(chǔ)熱裝置，然后再供應(yīng)給外部用戶。超出當(dāng)?shù)仉娏ο{能力的符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的高品質(zhì)電流，也可以輸給電加熱裝置產(chǎn)生熱量，最終加熱介質(zhì)水并供應(yīng)給外部用戶。所述的介質(zhì)水為軟水。本發(fā)明基于風(fēng)力發(fā)電，通過(guò)配置電流控制及分配裝置、電加熱裝置以及換熱裝置等，將將不符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的風(fēng)能產(chǎn)生的電流，進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，將電能轉(zhuǎn)換為熱能提供給用戶。本發(fā)明對(duì)綠色、可再生資源一風(fēng)能的最大限度的高效利用，實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)電力和熱能的聯(lián)合供應(yīng)。同時(shí)，也最大限度地減小了對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的沖擊，可靠地應(yīng)用于獨(dú)立或微型電網(wǎng)。本發(fā)明有效地解決了風(fēng)電的電網(wǎng)匹配性問(wèn)題，顯著提高了風(fēng)電機(jī)組的年有效運(yùn)行時(shí)間和極大地提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果:
1、由于對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電力輸出進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)于電壓、頻率、相位等與當(dāng)?shù)鬲?dú)立或微型電網(wǎng)匹配的高品質(zhì)電流，可以直接向外輸出，安全高效；
2、對(duì)于電網(wǎng)匹配性不滿足要求的低品質(zhì)電流，或者超出當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)消納能力的高品質(zhì)電流，輸入專(zhuān)門(mén)的電加熱裝置產(chǎn)生高溫?zé)嵩?，然后通過(guò)熱交換裝置，將滿足熱用戶要求的熱量向外供應(yīng)；
3、通過(guò)設(shè)置合理規(guī)模的蓄電系統(tǒng)容量，可以實(shí)現(xiàn)電力的不間斷供應(yīng)；
4、通過(guò)設(shè)置合理規(guī)模的儲(chǔ)熱系統(tǒng)容量，既可以實(shí)現(xiàn)熱量的不間斷供應(yīng)，又可以通過(guò)存儲(chǔ)一定量的富余的熱量，提高風(fēng)能資源的利用率。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明，其中:
圖1是本發(fā)明的熱電聯(lián)供系統(tǒng)的示意框 圖2是本發(fā)明的熱電聯(lián)供方法的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于風(fēng)能的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其包括:用于接收風(fēng)能的風(fēng)力發(fā)電裝置1、與風(fēng)力發(fā)電裝置I連接的電流控制及分配裝置2、與該電流控制及分配裝置2連接的供電電纜4以及電加熱裝置5連接。該電加熱裝置5還與一氣體循環(huán)裝置6以及換熱裝置8連接，該換熱裝置8又與一軟水制備裝置7以及儲(chǔ)熱裝置9連接，儲(chǔ)熱裝置9與供熱管道10連接。通過(guò)設(shè)置合理規(guī)模的儲(chǔ)熱裝置9，既可以實(shí)現(xiàn)熱量的不間斷供應(yīng)，又可以通過(guò)存儲(chǔ)一定量的富余的熱量，提高風(fēng)能資源的利用率。為了實(shí)現(xiàn)電力的不間斷供應(yīng)，電流控制及分配裝置2還可以連接一蓄電裝置3。風(fēng)力發(fā)電裝置I為可以采用水平軸或垂直軸的風(fēng)力發(fā)電裝置。如圖1所示，電流控制及分配裝置2用于進(jìn)行電流品質(zhì)判斷及電流分配的裝置。蓄電裝置3可以是鉛酸蓄電池裝置或鋰電池裝置。電力輸出電纜4是將符合電網(wǎng)要求的高品質(zhì)電源輸送并網(wǎng)的電力電纜。電加熱裝置5可以將不同電壓、電流或相位的電流進(jìn)行利用，產(chǎn)生熱量，同時(shí)將該熱量轉(zhuǎn)換給傳熱中間氣體介質(zhì)(脫水壓縮空氣)。氣體循環(huán)裝置6用于產(chǎn)生傳熱中間氣體介質(zhì)(脫水壓縮空氣)并使其循環(huán)的裝置。軟水制備裝置7是制備并儲(chǔ)存?zhèn)鳠嶙罱K介質(zhì)一軟水的裝置。換熱裝置8是將傳熱中間氣體介質(zhì)所含的熱量傳遞給傳熱最終介質(zhì)一軟水的換熱裝置。儲(chǔ)熱裝置9用于儲(chǔ)備換熱裝置8換熱產(chǎn)生的熱水的裝置。供熱管道10是將供熱熱水外供的熱力管道。請(qǐng)結(jié)合圖2，本發(fā)明提出的基于風(fēng)能的熱電聯(lián)供方法，其步驟如下:
步驟1:通過(guò)風(fēng)力發(fā)電裝置I接收風(fēng)能發(fā)電。步驟2:通過(guò)電流控制及分配裝置2對(duì)風(fēng)能產(chǎn)生的不同電壓、電流或相位的不同品質(zhì)的電流，進(jìn)行品質(zhì)判斷及電流分配；
步驟3:將符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的高品質(zhì)電流，直接通過(guò)供電電纜4外供入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。為了實(shí)現(xiàn)電力的不間斷供應(yīng)，根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏τ脩舻挠秒娭贫刃枰?，電流控制及分配裝置2還可以將高品質(zhì)電流經(jīng)過(guò)逆變以后，通過(guò)蓄電裝置3適量?jī)?chǔ)備。超出當(dāng)?shù)仉娏ο{能力的符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的一部分高品質(zhì)電流，也可以供給電加熱裝置5產(chǎn)生熱量，最終加熱介質(zhì)水并供應(yīng)給外部用戶。步驟4:將不符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的低品質(zhì)電流，輸給電加熱裝置5產(chǎn)生熱量，再將熱量傳遞給傳熱中間氣體介質(zhì)。該傳熱中間氣體介質(zhì)是由氣體循環(huán)裝置6產(chǎn)生的并經(jīng)過(guò)凈化的加壓的脫水壓縮空氣。步驟5:再通過(guò)換熱裝置8將傳熱中間氣體介質(zhì)的熱量傳遞給介質(zhì)水，該介質(zhì)水為由軟水制備裝置7產(chǎn)生并加壓的傳熱最終介質(zhì)一軟水。軟水被加熱至滿足要求的熱水后，通過(guò)供熱管道10將熱水供應(yīng)給外部用戶。本實(shí)施例中，軟水被加熱至滿足要求的熱水后，先送入一儲(chǔ)熱裝置9，然后再供應(yīng)給外部用戶。通過(guò)設(shè)置合理規(guī)模的儲(chǔ)熱裝置9，既可以實(shí)現(xiàn)熱量的不間斷供應(yīng)，又可以通過(guò)存儲(chǔ)一定量的富余的熱量，提高風(fēng)能資源的利用率。本發(fā)明對(duì)綠色、可再生資源一風(fēng)能的最大限度的高效利用，實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)電力和熱能的聯(lián)合供應(yīng)。同時(shí)，也最大限度地減小了對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的沖擊，可靠地應(yīng)用于獨(dú)立或微型電網(wǎng)。本發(fā)明有效地解決了風(fēng)電的電網(wǎng)匹配性問(wèn)題，顯著提高了風(fēng)電機(jī)組的年有效運(yùn)行時(shí)間和極大地提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)今，分布式能源作為一種清潔能源，由于其環(huán)保、高效，最近受到國(guó)家大力提倡，并出臺(tái)了專(zhuān)門(mén)的政策來(lái)促進(jìn)分布式能源的發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)的分布式能源主要以天然氣為能量來(lái)源，但是在風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，如海島、山區(qū)等，應(yīng)用本發(fā)明，將可以取代天然氣的消耗，利用風(fēng)能來(lái)實(shí)現(xiàn)熱、電的聯(lián)合供應(yīng)，既節(jié)約了資源，又具有很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。以上接合較佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了具體描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或變化，這些變更和變化應(yīng)落入本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于風(fēng)能的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，包括用于接收風(fēng)能的風(fēng)力發(fā)電裝置(1)，其特征在于，還包括與所述風(fēng)力發(fā)電裝置(I)連接的電流控制及分配裝置(2)、與該電流控制及分配裝置(2 )連接的供電電纜(4)以及電加熱裝置(5 )連接，該電加熱裝置(5 )還與一氣體循環(huán)裝置(6)以及換熱裝置(8)連接，該換熱裝置(8)又與一軟水制備裝置(7)連接，換熱裝置(8)還與供熱管道(10)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述的電流控制及分配裝置(2)與一蓄電裝置(3)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述的換熱裝置(8)與一儲(chǔ)熱裝置(9)連接，儲(chǔ)熱裝置(9)再與所述的供熱管道(10)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其特征在于，所述的風(fēng)力發(fā)電裝置(I)為水平軸或垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置。
5.一種如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)能的熱電聯(lián)供方法，其包括如下步驟: 風(fēng)力發(fā)電裝置接收風(fēng)能發(fā)電； 通過(guò)電流控制及分配裝置對(duì)風(fēng)能產(chǎn)生的不同電壓、電流或相位的不同品質(zhì)的電流，進(jìn)行品質(zhì)判斷及電流分配； 將符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的電流,直接通過(guò)供電電纜外供入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)； 將不符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的電流輸給電加熱裝置產(chǎn)生熱量，再將熱量傳遞給傳熱中間氣體介質(zhì)； 然后通過(guò)換熱裝置將傳熱中間氣體介質(zhì)的熱量傳遞給介質(zhì)水，介質(zhì)水被加熱至滿足要求的熱水后，再通過(guò)供熱管道將熱水供應(yīng)給外部用戶。
6.如權(quán)利要求5所述的熱電聯(lián)供方法，其特征在于，所述的符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的電流，通過(guò)逆變以后儲(chǔ)存。
7.如權(quán)利要求5所述的熱電聯(lián)供方法，其特征在于，所述的介質(zhì)水被加熱至滿足要求的熱水后，送入一儲(chǔ)熱裝置，然后再供應(yīng)給外部用戶。
8.如權(quán)利要求5所述的熱電聯(lián)供方法，其特征在于，所述的符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的電流，超出當(dāng)?shù)仉娏ο{能力的部分電流，供給所述的電加熱裝置產(chǎn)生熱量，最終加熱介質(zhì)水并供應(yīng)給外部用戶。
9.如權(quán)利要求5所述的熱電聯(lián)供方法，其特征在于，所述的介質(zhì)水為軟水。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于風(fēng)能的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，其包括用于接收風(fēng)能的風(fēng)力發(fā)電裝置，與所述風(fēng)力發(fā)電裝置連接的電流控制及分配裝置、與該電流控制及分配裝置連接的供電電纜以及電加熱裝置連接，該電加熱裝置還與一氣體循環(huán)裝置以及換熱裝置連接，該換熱裝置又與一軟水制備裝置以及儲(chǔ)熱裝置連接，儲(chǔ)熱裝置與供熱管道連接。本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于風(fēng)能的熱電聯(lián)供方法。本發(fā)明基于風(fēng)力發(fā)電，將不符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)要求的風(fēng)能產(chǎn)生的電流或多余的電流，進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，即將電能轉(zhuǎn)換為熱能提供給用戶。本發(fā)明有效地解決了風(fēng)電的電網(wǎng)匹配性問(wèn)題，顯著提高了風(fēng)電機(jī)組的年有效運(yùn)行時(shí)間和極大地提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)H02J7/34GK103199605SQ201310110700
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者俞百賢, 楊軼群 申請(qǐng)人:深圳佳鴻新能源設(shè)計(jì)工程有限公司