基于蒸汽儲能的風力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于蒸汽儲能的風力發(fā)電系統(tǒng)，包括：風力發(fā)電機組；電熱裝置，通過變壓器和電導線與風力發(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，通過信號開關與汽輪機連接，并通過設置控制開關的蒸汽管道與電熱蒸汽發(fā)生器連接；電網(wǎng)，分別與風力發(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，使得所述風電在電力系統(tǒng)的調度中更加可控，解決了風的不穩(wěn)定性與隨機性，增加的蒸汽儲能很好的解決了風電的反調峰特性，以及當電網(wǎng)故障時，通過蒸汽發(fā)電可提高并解決風力發(fā)電的低電壓穿越能力。
【專利說明】基于蒸汽儲能的風力發(fā)電系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力設備系統(tǒng)，尤其涉及一種基于蒸汽儲能的風力發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]21世紀以來，我國的風電發(fā)展迅速，風電裝機容量不斷增速，直到2009底我國風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)風電高達5258萬千瓦,超過美國，成為世界第一風電大國。業(yè)內人士認為，我國風電用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)運行風電的能力進入世界領先水平，為我國搶占新能源戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機、應對全球氣候變化等作出了突出貢獻。
[0003]與此同時，一些風電發(fā)展快的地方及地區(qū)風電并網(wǎng)問題日益嚴重，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)百公里的內蒙古各大風電場，大量的風力發(fā)電機卻停止運轉。風電場由于限制出力而棄風的現(xiàn)象頻頻發(fā)生。所謂“棄風”，是指在風電發(fā)展初期，風機處于正常情況下，由于當?shù)仉娋W(wǎng)接納能力不足、風電場建設工期不匹配和風電不穩(wěn)定等自身特點導致的部分風電場風機暫停的現(xiàn)象。在風電廠的建設與規(guī)劃中并無充分考慮到此情況。風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，在風電達到一定程度后，使得電力系統(tǒng)在調度方面很難做到不棄風；另一個原因是風電具有反調峰特性，也使得不得不棄風。
[0004]故針對現(xiàn)有技術存在的問題，本案設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力發(fā)電系統(tǒng)。
實用新型內容
[0005]本實用新型是針對現(xiàn)有技術中，傳統(tǒng)的風力發(fā)電系統(tǒng)容易發(fā)生“棄風”等缺陷提供一種基于蒸汽儲能的風力發(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力發(fā)電系統(tǒng)，所述基于蒸汽儲能的風力發(fā)電系統(tǒng)包括:
[0007]風力發(fā)電機組，所述風力發(fā)電機組進一步包括獨立設置的風力機；
[0008]電熱裝置，所述電熱裝置通過所述變壓器和設置在所述電線桿上的電導線與所述風力發(fā)電機組電連接；
[0009]電熱蒸汽發(fā)生器，所述電熱蒸汽發(fā)生器進一步包括設置在所述電熱蒸汽發(fā)生器內的下限水位傳感器、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與獨立設置的所述汽輪機連接，并通過設置控制開關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，所述風力機通過所述葉片捕獲風能，并將所述風能轉換為作用在所述發(fā)電機轉子上的機械能，將吸收的葉片轉矩轉換為作用在所述發(fā)電機轉子上的機械轉矩。[0013]可選地，當通過所述輸水管道進入所述電熱蒸汽發(fā)生器內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，當通過所述輸水管道進入所述電熱蒸汽發(fā)生器內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，當所述電熱發(fā)生器內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，使得所述風電在電力系統(tǒng)的調度中更加可控，在一定的程度上解決了風的不穩(wěn)定性與隨機性，增加的蒸汽儲能很好的解決了風電的反調峰特性，例如當用戶或負載處于低負荷的情況下，可以依舊通過風力發(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。而當負載處于峰值時，則可以通過蒸汽儲能灌進行發(fā)電。當電網(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力發(fā)電系統(tǒng)的結構框架圖；
[0021]圖2所示為所述風能利用率系數(shù)Cp的函數(shù)曲線；
[0022]圖3所示為風力發(fā)電廠的風速曲線圖。
【具體實施方式】
[0023]為詳細說明本實用新型創(chuàng)造的技術內容、構造特征、所達成目的及功效，下面將結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力發(fā)電系統(tǒng)的結構框架圖。所述基于蒸汽儲能的風力發(fā)電系統(tǒng)I包括:風力發(fā)電機組10，所述風力發(fā)電機組10進一步包括獨立設置的風力機101，所述風力機101通過葉片102捕獲風能，并將所述風能轉換為作用在所述風力機轉子(未圖示)上的機械能，將所述吸收的葉片轉矩轉換為作用在所述風力機轉子上的機械轉矩；電熱裝置11，所述電熱裝置11通過所述變壓器12和設置在所述電線桿13上的電導線131與所述風力發(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進一步包括設置在所述電熱蒸汽發(fā)生器14內的下限水位傳感器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151與獨立設置的所述汽輪機16連接，并通過設置控制開關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。在新建風力發(fā)電廠時，根據(jù)現(xiàn)場的風速資料，計算出風力機101的啟動風速至停機風速為止全年的各級風速的累積小時數(shù)；然后根據(jù)風速、小時數(shù)規(guī)劃設計風力機101的數(shù)量。
[0026]在本實用新型中，風能利用系數(shù)(功率系數(shù))Cp是指單位時間內，風力機101所獲得的能量與風能之比。Cp是評定風力機101氣動特性優(yōu)劣的重要參數(shù)，其定義式為:
【權利要求】
1.一種基于蒸汽儲能的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述基于蒸汽儲能的風力發(fā)電系統(tǒng)包括: 風力發(fā)電機組，所述風力發(fā)電機組進一步包括獨立設置的風力機； 電熱裝置，所述電熱裝置通過變壓器和設置在電線桿上的電導線與所述風力發(fā)電機組電連接； 電熱蒸汽發(fā)生器，所述電熱蒸汽發(fā)生器進一步包括設置在所述電熱蒸汽發(fā)生器內的下限水位傳感器、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與獨立設置的汽輪機連接，并通過設置控制開關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:上海電機學院