專利名稱：一種具有抽水儲能功能的海上風力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可將風能轉換成儲能并向電網(wǎng)穩(wěn)定供電的系統(tǒng)，屬發(fā)電技術領域。
背景技術：
風能是一種清潔能源，也是最具有開發(fā)價值的可再生能源之一。風能是典型的隨機性和間歇性能源，當電網(wǎng)負荷較大，需要風力發(fā)電場供電時(例如白天用電高峰期)，風電場往往因無風或者風力較弱而不能滿足電網(wǎng)需求；而當電網(wǎng)負荷減小，供電需求減弱時(例 如夜間用電低谷期)，又可能出現(xiàn)風力增大，發(fā)電量增加的情況，由于電能難以大量存儲，造成風能的白白浪費。因此，如何提高風力發(fā)電機供電的穩(wěn)定性，減小風電并網(wǎng)給電網(wǎng)帶來的沖擊，避免風能資源的浪費一直是有關技術人員面臨的難題。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足、提供一種能夠有效利用風能、并向電網(wǎng)穩(wěn)定供電的具有抽水儲能功能的海上風力發(fā)電系統(tǒng)。本實用新型所稱問題是以下述技術方案實現(xiàn)的一種具有抽水儲能功能的海上風力發(fā)電系統(tǒng)，由風力發(fā)電機組和儲能發(fā)電裝置組成，所述儲能發(fā)電裝置包括風力機塔筒、水泵和兩個水輪發(fā)電機組，所述風力機塔筒內部由水平隔板分割成上腔和下腔，兩腔均設置有與大氣連通的排壓氣道；上腔下部裝有帶排水閥的排水管，下腔下部裝有帶進水閥的進水管；所述水泵安裝在風力機塔筒下腔內底部，其出水口經(jīng)抽水管與上腔連通；兩個水輪發(fā)電機組同風力發(fā)電機組一起并入電網(wǎng)，它們的水輪機分別安裝在排水管和進水管的管路內。上述具有抽水儲能功能的海上風力發(fā)電系統(tǒng)，所述風力機塔筒內部的兩個腔容積相等。本實用新型充分利用海上風力發(fā)電機的風力機塔筒進行抽水儲能，可在風力較大，風力發(fā)電機組的發(fā)電量大于電網(wǎng)需求時將電能轉換成海水的勢能存儲起來，等到風力減小或無風時再將海水的勢能轉換為電能提供給電網(wǎng)，大大提高了風電場供電的穩(wěn)定性，避免了風能的浪費和風電并網(wǎng)給電網(wǎng)帶來的沖擊。本實用新型的特點是I、抽水儲能。將風力機塔筒下腔中海水抽到風力機塔筒上腔。需要發(fā)電時，打開進水管10和進水閥2，水流流經(jīng)水輪機，帶動水輪發(fā)電機組發(fā)電。此種儲能方式充分利用風力機塔筒，成本低，而且比蓄電池儲能方式儲存能量高，比壓縮空氣儲能方式簡單可靠，不受風力分布的影響，能量利用率高。2、提高風能利用效率。用電低谷期，電網(wǎng)不需要風力發(fā)電機組供電，風輪空轉，導致電能浪費。此時將所發(fā)電量供給水泵，將電能轉換為水的重力勢能，避免能源浪費，達到儲能的目的。[0011]3、儲能裝置簡單、設備利用率高。在風力機塔筒中合理布置隔板，將風力機塔筒分為上下兩部分，可提高設備利用率，降低制造成本。4、輸出功率穩(wěn)定。通過控制水流量大小,調節(jié)水輪發(fā)電機功率,從而得到穩(wěn)定的輸出功率，優(yōu)化電源品質。5、海水資源豐富。抽水、排水無需考慮節(jié)約問題，豐富的海水資源，為儲能發(fā)電提供可靠的保證。6、系統(tǒng)儲能發(fā)電。海上風場裝機數(shù)量一般在幾十到幾百臺之間不等，將所有風力機上的水輪發(fā)電機整合并入電網(wǎng)，發(fā)電量相當可觀。水輪機發(fā)電技術成熟，造價低，具有廣闊的發(fā)展前景。7、風力水力互補發(fā)電。風力發(fā)電與水力發(fā)電互補,平穩(wěn)供電。利用風資源、海水資源，降低了發(fā)電成本，進而降低上網(wǎng)電價，是一種具有廣闊前景，并且集可靠、簡單、高效、環(huán)保于一體的儲能發(fā)電系統(tǒng)。
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳述。


圖1是本實用新型的儲能發(fā)電裝置的結構示意圖。圖中各標號為1、風力機塔筒；2、排水閥；3、發(fā)電機；4、第一水輪發(fā)電機組；5、水輪機；6、排水管；7、隔板；8、下腔；9、第二水輪發(fā)電機組；10、進水閥；11、進水管；12、水泵；13、抽水管；14、海平面；15、下排壓氣道；16、上腔；17、上排壓氣道。
具體實施方式
本實用新型在用電低谷期，電網(wǎng)不需要風力發(fā)電機組供電，風力發(fā)電機將冗余電量供給水泵12，水泵將風力機塔筒下腔中的海水抽到風力機塔筒上腔。需要供電時，打開上腔的排水閥2和下腔進水閥10，風力機塔筒上腔16中的海水流出，海水流入風力機塔筒下腔8，帶動水輪發(fā)電機組發(fā)電。參看
圖1，本實用新型包括風力機塔筒1，水泵12、第一水輪發(fā)電機組4、第二水輪發(fā)電機組9和風力發(fā)電機組(未畫出)。隔板7將風力機塔筒I內部空間分為上腔16、下腔8，在風力機塔筒I側壁上布置兩套水輪發(fā)電機組4和9，水輪發(fā)電機組由發(fā)電機3和水輪機5組成，第一水輪發(fā)電機組4通過排水管6與風力機塔筒I的上腔連接，第二水輪發(fā)電機組9通過進水管10與風力機塔筒I的下腔連接，兩水輪發(fā)電機組在使用過程中具有相同的動作。風力機塔筒I下腔8內底部安裝水泵12。風力機塔筒上腔16、風力機塔筒下腔8通過水泵12和抽水管13連通。風力機塔筒I的筒身均分為兩段。安裝后打開進水閥10，使風力機塔筒下腔8充滿水。風力機塔筒上半部分置于空氣中。初始狀態(tài)，風力機塔筒上腔16無水，風力機塔筒下腔8充滿水。用電高峰時，風力發(fā)電機組捕獲風能發(fā)電，向電網(wǎng)供電，無需考慮儲能發(fā)電。用電低谷時，風力發(fā)電機組將電能供給水泵12，同時關閉進水管10和進水閥2，水泵12將下腔8內的海水抽到上腔16，抽水時需要通過排壓管道15、17泄壓，直至抽滿為止。需要水輪發(fā)電機組發(fā)電時，打開進水管10和進水閥2，風力機塔筒上腔16內的海水流出，
外部海水流入風力機塔筒下腔8，使兩個水輪發(fā)電機組發(fā)電?？刂扑髁髁浚梢哉{節(jié)輸出功率的大小。當海水停止流動后，發(fā)電結束，回到初始狀態(tài)。
權利要求1.一種具有抽水儲能功能的海上風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，它由風力發(fā)電機組和儲能發(fā)電裝置組成，所述儲能發(fā)電裝置包括安裝在海上的風力機塔筒(I)、水泵(12)和兩個水輪發(fā)電機組，所述風力機塔筒(I)內部由水平隔板(7)分割成上腔(16)和下腔(8)，兩腔均設置有與大氣連通的排壓氣道(15、17);上腔(16)下部裝有帶排水閥(2)的排水管(6)，下腔(8 )下部裝有帶進水閥(10 )的進水管(11);所述水泵(12)安裝在風力機塔筒下腔(8 )內底部，其出水口經(jīng)抽水管(13)與上腔(16)連通；兩個水輪發(fā)電機組同風力發(fā)電機組一起并入電網(wǎng)，它們的水輪機分別安裝在排水管(6 )和進水管(11)的管路內。
2.根據(jù)權利要求I所述具有抽水儲能功能的海上風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述風力機塔筒(I)內部的兩個腔容積相等。
專利摘要一種具有抽水儲能功能的海上風力發(fā)電系統(tǒng)，它由風力發(fā)電機組和儲能發(fā)電裝置組成，所述儲能發(fā)電裝置包括風力機塔筒、水泵和兩個水輪發(fā)電機組，所述風力機塔筒內部由水平隔板分割成上腔和下腔，兩腔均設置有與大氣連通的排壓氣道，上腔側壁下部裝有帶排水閥的排水管，下腔側壁下部裝有帶進水閥的進水管；所述水泵安裝在風力機塔筒下腔內底部，其出水口經(jīng)抽水管與上腔連通；兩個水輪發(fā)電機組同風力發(fā)電機組一起并入電網(wǎng)，它們的水輪機分別與排水管和進水管連接。本實用新型利用海水儲能，大大提高了風電場供電的穩(wěn)定性，避免了風能的浪費和風電并網(wǎng)給電網(wǎng)帶來的沖擊，儲能裝置簡單、設備利用率高。
文檔編號F03B13/06GK202645871SQ20122026230
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權日2012年6月6日
發(fā)明者安利強, 趙鶴翔, 張鵬, 孫少華 申請人:華北電力大學(保定)