[發(fā)明專利]風(fēng)電場(chǎng)汽液兩相儲(chǔ)能功率補(bǔ)償系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210330098.8
• 申請(qǐng)日: 2012-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN103670942A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧繼平;朱三立;王平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D9/02
• 分類號(hào): F03D9/02;F01K25/08
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)電場(chǎng)汽液兩相儲(chǔ)能功率補(bǔ)償系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，風(fēng)電特性對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響也愈加顯著。風(fēng)電場(chǎng)配置適當(dāng)?shù)膬?chǔ)能容量可以有效遏制因風(fēng)速不斷變化而造成的輸出功率波動(dòng)。目前熱門的儲(chǔ)能技術(shù)，如蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)、超級(jí)電容儲(chǔ)能技術(shù)、飛輪儲(chǔ)能技術(shù)等，均取得了一定的研究成果。然而，它們有的使用壽命短、能量密度低，或者抗瞬態(tài)干擾能力差，有的造價(jià)過(guò)高，都沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用。

熱力膨脹機(jī)發(fā)電技術(shù)早在20世紀(jì)初就得到了實(shí)踐，這種原動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工質(zhì)適用范圍廣，內(nèi)效率一般高于同功率的汽輪機(jī)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多企業(yè)利用膨脹機(jī)發(fā)電技術(shù)回收工業(yè)廢氣低品質(zhì)余熱，達(dá)到了節(jié)能減排的目的，該系統(tǒng)將可以用于生產(chǎn)電能并補(bǔ)償電網(wǎng)功率缺額。。該運(yùn)行方式下的膨脹機(jī)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電總量小，如果加裝一套自動(dòng)控制裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)膨脹機(jī)進(jìn)汽閥開度來(lái)改變發(fā)電機(jī)組發(fā)電量，使得整套系統(tǒng)的輸出功率可控，那么，規(guī)?；蟮脑撓到y(tǒng)將可以用于生產(chǎn)電能并補(bǔ)償電網(wǎng)功率缺額。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種風(fēng)電場(chǎng)汽液兩相儲(chǔ)能功率補(bǔ)償系統(tǒng)，通過(guò)加裝一套自動(dòng)控制裝置，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出力調(diào)節(jié)膨脹機(jī)進(jìn)汽閥開度來(lái)改變發(fā)電機(jī)組發(fā)電分量：風(fēng)力強(qiáng)勁時(shí)，該系統(tǒng)吸收風(fēng)電機(jī)組過(guò)剩有功；風(fēng)力不足或無(wú)風(fēng)時(shí)，該系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送電能補(bǔ)償有功缺額使得整套系統(tǒng)的輸出功率可控。該系統(tǒng)能夠平衡風(fēng)電機(jī)組輸出功率，大幅度降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不穩(wěn)定輸出對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，解決大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)造成的擾動(dòng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種風(fēng)電場(chǎng)汽液兩相儲(chǔ)能發(fā)電功率補(bǔ)償系統(tǒng)，包括功率檢測(cè)調(diào)節(jié)裝置、汽液相變儲(chǔ)能裝置和汽液兩相發(fā)電裝置。其中，功率檢測(cè)調(diào)節(jié)裝置連接汽液相變儲(chǔ)能裝置和汽液兩相發(fā)電裝置，汽液相變儲(chǔ)能裝置和汽液兩相發(fā)電裝置構(gòu)成循環(huán)回路。

優(yōu)選的是，功率檢測(cè)調(diào)節(jié)裝置包括檢測(cè)器和調(diào)節(jié)器。其中，檢測(cè)器連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；調(diào)節(jié)器連接檢測(cè)器、汽液相變儲(chǔ)能裝置和汽液兩相發(fā)電裝置。

優(yōu)選的是，汽液相變儲(chǔ)能裝置包括電力加熱器、蒸發(fā)器和負(fù)載調(diào)節(jié)器。其中，負(fù)載調(diào)節(jié)器連接功率檢測(cè)調(diào)節(jié)裝置和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；負(fù)載調(diào)節(jié)器、電力加熱器和蒸發(fā)器依次順序連接；蒸發(fā)器和汽液兩相發(fā)電裝置構(gòu)成循環(huán)回路。

優(yōu)選的是，汽液兩相發(fā)電裝置包括膨脹控制閥、膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝器和工質(zhì)泵。其中，膨脹控制閥連接調(diào)節(jié)器；膨脹控制閥、膨脹機(jī)、冷凝器、工質(zhì)泵和蒸發(fā)器依次連接構(gòu)成循環(huán)回路；膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)和外部變壓器依次順序連接。

優(yōu)選的是，蒸發(fā)器中包括熱媒工質(zhì)；所述熱媒工質(zhì)包括水、合成油、丁烷。

優(yōu)選的是，膨脹機(jī)類型包括透平式膨脹機(jī)、螺桿膨脹機(jī)、活塞式膨脹機(jī)。

優(yōu)選的是，發(fā)電機(jī)類型包括同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)。

本發(fā)明的風(fēng)電場(chǎng)汽液兩相儲(chǔ)能功率補(bǔ)償系統(tǒng)包括上述各項(xiàng)特征構(gòu)成的任意組合。

在所述功率檢測(cè)調(diào)節(jié)裝置中，檢測(cè)器屬二次設(shè)備，其功能是采集風(fēng)力發(fā)電裝置的輸出功率信號(hào)并將信號(hào)傳入調(diào)節(jié)器；調(diào)節(jié)器根據(jù)輸入信號(hào)與預(yù)設(shè)的發(fā)電功率的偏差來(lái)指揮控制相關(guān)的膨脹控制閥動(dòng)作。當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)勁時(shí)，風(fēng)力發(fā)電裝置出力大于設(shè)定出力，過(guò)剩出力會(huì)在汽液相變儲(chǔ)能裝置的負(fù)載調(diào)節(jié)器的作用下流入汽液相變儲(chǔ)能單元。當(dāng)風(fēng)力不足或無(wú)風(fēng)時(shí)，風(fēng)力發(fā)電裝置出力小于設(shè)定出力，功率檢測(cè)調(diào)節(jié)裝置則控制汽液兩相發(fā)電裝置將其工質(zhì)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)其發(fā)電機(jī)發(fā)電向電網(wǎng)輸送電能，補(bǔ)償有功缺額。

在所述汽液相變儲(chǔ)能裝置中，當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)勁時(shí)，負(fù)載調(diào)節(jié)器開啟；電力加熱器吸收風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的過(guò)剩有功，在蒸發(fā)器中將這部分電能轉(zhuǎn)化為熱媒工質(zhì)內(nèi)能。工質(zhì)內(nèi)能儲(chǔ)存在汽液相變儲(chǔ)能裝置中備用。當(dāng)風(fēng)力不足或無(wú)風(fēng)時(shí)，負(fù)載調(diào)節(jié)器空載運(yùn)行，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停止向汽液相變儲(chǔ)能裝置輸送電能。

在所述汽液兩相發(fā)電裝置中，當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)勁時(shí)，膨脹控制閥關(guān)閉，汽液相變儲(chǔ)能裝置不向膨脹機(jī)輸送熱媒工質(zhì)。當(dāng)風(fēng)力不足或無(wú)風(fēng)時(shí)，膨脹控制閥開啟，汽液相變儲(chǔ)能裝置中的熱媒工質(zhì)通過(guò)膨脹控制閥進(jìn)入膨脹機(jī)，在膨脹機(jī)內(nèi)做功，膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子將熱媒工質(zhì)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，該機(jī)械能量帶動(dòng)與其相連的發(fā)電機(jī)發(fā)電，使發(fā)電機(jī)向外部輸送電能；當(dāng)且僅當(dāng)所選熱媒工質(zhì)為高溫蒸汽時(shí)會(huì)同時(shí)將工質(zhì)排至冷凝器中。冷凝器把經(jīng)過(guò)冷凝的工質(zhì)重新液化，通過(guò)與其相連的工質(zhì)泵輸送回蒸發(fā)器中。蒸發(fā)器、膨脹控制閥、膨脹機(jī)、冷凝器和工質(zhì)泵構(gòu)成密封的循環(huán)回路，以便讓裝置中的熱媒工質(zhì)能夠循環(huán)利用。