一種用于沙漠環(huán)境中的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)能電站，尤其涉及一種用于沙漠環(huán)境中的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳統(tǒng)能源的逐漸耗盡，可再生能源相關(guān)技術(shù)成為了近年來世界范圍內(nèi)研究的熱點(diǎn)，其中，風(fēng)能和太陽能在所有的可再生能源中技術(shù)最成熟、應(yīng)用規(guī)模最大。風(fēng)能和太陽能都依賴天氣變化，具有隨機(jī)性，夏季光照強(qiáng)度大而風(fēng)風(fēng)力較弱，冬季光照強(qiáng)度弱而風(fēng)力較強(qiáng)，白天太陽能資源充足，晚上沒有太陽能資源而風(fēng)比較大，所以風(fēng)能和太陽能用以混合發(fā)電，從而克服兩種能源的隨機(jī)性和間歇性，其性能優(yōu)于單一的風(fēng)能和太陽能發(fā)電。
[0003]現(xiàn)在使用的典型的風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏陣列、控制裝置、儲(chǔ)能裝置、整流器、逆變器、電纜、負(fù)載及輔助設(shè)備構(gòu)成，其中儲(chǔ)能裝置的作用是在風(fēng)能、太陽能資源充足時(shí)將多余的電能轉(zhuǎn)化為其它形式能量儲(chǔ)存起來，在風(fēng)能和太陽能資源匱乏時(shí)將其它能量轉(zhuǎn)化為電能和風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)一起給負(fù)載供電。
[0004]現(xiàn)在所使用的儲(chǔ)能形式分四大類:物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能及相變儲(chǔ)能。具體分類如下:
[0005]物理儲(chǔ)能包括:抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等。
[0006]電化學(xué)儲(chǔ)能包括:鉛酸電池、鎳氫電池等各類蓄電池以及燃料電池等。
[0007]電磁儲(chǔ)能包括:超級(jí)電容器、超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能、高能密度電磁儲(chǔ)能等。
[0008]相變儲(chǔ)能包括:冰蓄冷儲(chǔ)能等。
[0009]目前，獨(dú)立風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)能方式是鉛酸蓄電池儲(chǔ)能，另夕卜，已經(jīng)使用或已進(jìn)入試驗(yàn)階段的儲(chǔ)能技術(shù)包括:抽水儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能、以燃料電池為主要載體的氫儲(chǔ)能以及由上述若干種儲(chǔ)能方式聯(lián)合構(gòu)成的混合儲(chǔ)能技術(shù)。
[0010]蓄電池儲(chǔ)能成本低、技術(shù)成熟，使用最為廣泛，但該方法能量密度低、儲(chǔ)能時(shí)間短、對(duì)環(huán)境有污染、壽命較短且需要專門回收。抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能能量密度較高，儲(chǔ)能時(shí)間長，但需建設(shè)在水資源豐富地區(qū)，對(duì)自然條件要求較高，現(xiàn)階段主要用于電網(wǎng)調(diào)峰使用，還沒有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)行風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能工程應(yīng)用。飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能為短期儲(chǔ)能方式，基于燃料電池的氫儲(chǔ)能為長期儲(chǔ)能方式，近年來在世界范圍內(nèi)得到了越來越多的重視，其余儲(chǔ)能方式多處于試驗(yàn)階段，技術(shù)沒有完全成熟。
[0011]中國國土沙漠化情況嚴(yán)重，目前沙化土地已經(jīng)達(dá)到71.29萬平方公里，占國土面積的 18.12%。
[0012]本專利針對(duì)在我國廣泛分布的沙漠地區(qū)設(shè)計(jì)了一種新型的離網(wǎng)型風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)中的儲(chǔ)能裝置采用“蓄沙儲(chǔ)能”方式，建設(shè)取沙、提沙、儲(chǔ)沙及砂輪發(fā)電機(jī)構(gòu)成儲(chǔ)能裝置，當(dāng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電裝置發(fā)電量大于負(fù)載需求時(shí)，取沙裝置將沙送入提沙裝置，通過提沙裝置將沙送入建設(shè)在高處的儲(chǔ)砂罐中儲(chǔ)存起來，當(dāng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電裝置的發(fā)電量小于負(fù)載需求時(shí)，儲(chǔ)砂罐泄沙口打開，沙從高處落下驅(qū)動(dòng)沙輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芙o負(fù)載供電。
[0013]蘭州理工大學(xué)的王克振發(fā)明了一種提沙儲(chǔ)能電站，可利用提升和降低流沙的高度實(shí)現(xiàn)將間歇性的輸入電能變成穩(wěn)定輸出的方便利用的電能。
[0014]中國石油大學(xué)的胥璐發(fā)明了一種沙石蓄能發(fā)電裝置，在風(fēng)力較強(qiáng)，發(fā)電量超出實(shí)際需要量時(shí)，將多余的電能用以驅(qū)動(dòng)傳輸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，抬升沙石，完成能量的即時(shí)儲(chǔ)備，并實(shí)現(xiàn)沙石的循環(huán)利用。當(dāng)發(fā)電量不足，供電緊張時(shí)，利用沙石的流動(dòng)性，使其自上而下傾瀉，擊打帶動(dòng)裝有葉輪的沙輪機(jī)來達(dá)到發(fā)電的目的。
[0015]其中，專利名稱:一種提沙儲(chǔ)能電站，發(fā)明人:王克振，申請(qǐng)?zhí)?CN201410155263.X，公開號(hào):CN103925176A，其發(fā)明目的是利用提升和降低流沙的高度實(shí)現(xiàn)將間歇性的輸入電能變成穩(wěn)定輸出的方便利用的電能，在高位沙庫的上方修建有橋梁，在高位沙庫的下面修建有隧道，在低位沙庫的上方修建有橋梁，在低位沙庫的下面修建有隧道，在高位沙庫和低位沙庫的底部設(shè)有漏沙口，將上方的沙庫和下方的隧道聯(lián)通，在漏沙口處安裝有流沙控制裝置，在高位沙庫和低位沙庫之間修建有運(yùn)沙通道，沿橋梁、運(yùn)沙通道和隧道的方向修建有軌道，在軌道上安裝有地面纜車提沙裝置，在軌道上安裝有地面纜車發(fā)電裝置。
[0016]該技術(shù)側(cè)重于獨(dú)立提沙儲(chǔ)能電站的建設(shè)，沒有將該技術(shù)作為風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電站的一部分考慮，作為獨(dú)立發(fā)電站，注重的是設(shè)備的容量是否能夠滿足負(fù)載需要以及電站的發(fā)電效率，而提沙儲(chǔ)能現(xiàn)在來說只是一個(gè)概念，其發(fā)電效率受天氣、沙質(zhì)等很多方面影響，作為獨(dú)立電站其出力的穩(wěn)定性不能保證，作為一個(gè)獨(dú)立電站，其裝機(jī)容量非常大，考慮到沙漠環(huán)境中的基礎(chǔ)建設(shè)問題，實(shí)現(xiàn)難度非常大。
[0017]其中，專利名稱:沙石蓄能發(fā)電裝置，發(fā)明人:胥璐；胥維坤；張延雷，申請(qǐng)?zhí)?CN201120475766.7，公開號(hào):CN202381270U，該實(shí)用新型涉及一種沙石蓄能發(fā)電裝置。其技術(shù)方案是:主要由機(jī)架、轉(zhuǎn)輪發(fā)電裝置、沙石傳輸裝置、蓄沙裝置組成，所述的轉(zhuǎn)輪發(fā)電裝置為砂輪機(jī)，安裝在機(jī)架中部；所述的沙石傳輸裝置為傳輸輪，安裝在機(jī)架的一側(cè)，傳輸輪上設(shè)有一圈鏟砂輪，鏟砂輪的輪緣處安置橢圓形半開口的鏟子；所述的蓄沙裝置由高庫、低庫和補(bǔ)砂輪組成，高庫設(shè)置在機(jī)架的頂部，低庫設(shè)置在機(jī)架的底部。有益效果是:在風(fēng)力較強(qiáng)，發(fā)電量超出實(shí)際需要量時(shí)，將多余的電能用以驅(qū)動(dòng)傳輸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，抬升沙石，完成能量的即時(shí)儲(chǔ)備，并實(shí)現(xiàn)沙石的循環(huán)利用。當(dāng)發(fā)電量不足，供電緊張時(shí)，利用沙石的流動(dòng)性，使其自上而下傾瀉，擊打帶動(dòng)裝有葉輪的沙輪機(jī)來達(dá)到發(fā)電的目的。但是，在沙漠地區(qū)太陽能資源充足，一般不會(huì)單獨(dú)使用風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，而是使用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電，而該技術(shù)沒有考慮到光伏發(fā)電技術(shù)方面。
[0018]此外，現(xiàn)有技術(shù)還有一種使用蓄電池儲(chǔ)能的風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，該技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用，是一種較為實(shí)用的風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電解決方案，其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。風(fēng)能和太陽能共同作用來滿足負(fù)載用電需求，當(dāng)能源供給充足滿足負(fù)荷用電需求時(shí)，多余能量給儲(chǔ)能裝置供電，當(dāng)風(fēng)能和太陽能不足時(shí)，儲(chǔ)能裝置協(xié)助混合系統(tǒng)給負(fù)載供電。但是，蓄電池能量密度低、儲(chǔ)能時(shí)間短、對(duì)環(huán)境有污染、壽命較短且需要專門回收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明是為了解決上述不足，提供了一種用于沙漠環(huán)境中的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。
[0020]本發(fā)明的上述目的通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種用于沙漠環(huán)境中的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄沙儲(chǔ)能電站、場(chǎng)級(jí)監(jiān)控站和負(fù)載；[0021 ] 所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)電機(jī)組，風(fēng)電機(jī)組連接風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控裝置和負(fù)載，風(fēng)電機(jī)組監(jiān)控裝置連接場(chǎng)級(jí)監(jiān)控站；
[0022]所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏組件，光伏組件連接逆變器，逆變器連接光伏監(jiān)控裝置和負(fù)載；光伏監(jiān)控裝置連接場(chǎng)級(jí)監(jiān)控站；
[0023]所述蓄沙儲(chǔ)能系統(tǒng)包括蓄沙儲(chǔ)能電站和儲(chǔ)能監(jiān)測(cè)單元，場(chǎng)級(jí)監(jiān)控站連接儲(chǔ)能監(jiān)測(cè)單元，再連接蓄沙儲(chǔ)能電站，蓄沙儲(chǔ)能電站連接負(fù)載；
[0024]所述蓄沙儲(chǔ)能電站包括高位儲(chǔ)沙倉、補(bǔ)沙倉、低位儲(chǔ)沙倉和運(yùn)沙軌道，所述高位儲(chǔ)沙倉、補(bǔ)沙倉、低位儲(chǔ)沙倉底部均設(shè)有泄沙閥；高位儲(chǔ)沙倉的泄沙閥下方設(shè)有沙輪發(fā)電機(jī)；所述沙輪發(fā)電機(jī)和補(bǔ)沙倉下方設(shè)有傳送帶一，傳送帶一的一端的下方設(shè)有低位儲(chǔ)沙倉，低位儲(chǔ)沙倉下方設(shè)有傳送帶二，傳送帶二一端位于低位儲(chǔ)沙倉下方，另一端與運(yùn)沙軌道下端連接，運(yùn)沙軌道上端位于高位儲(chǔ)沙倉上方；運(yùn)沙軌道上設(shè)有運(yùn)沙車，運(yùn)沙車連接運(yùn)沙電動(dòng)機(jī)。