[發(fā)明專利]一種電場功率調節(jié)裝置及其調節(jié)方法

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• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103904669A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設計）人: 劉海鋒;王旭明;張霞;朱彬榮;楊靖波
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發(fā)明涉及一種電場功率調節(jié)裝置，具體講涉及一種搬運重物儲能的電場功率調節(jié)裝置及其調節(jié)方法。

背景技術

風能是因空氣流做功而提供給人類的一種可利用的能量，屬于可再生能源。空氣流具有的動能稱風能，空氣流速越高，動能越大。風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，全球的風能約為2.74×10^9MW，其中可利用的風能為2×10^7MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風力在一年內所提供能量的三分之一，因此，國內外都很重視利用風力來發(fā)電。

現在，人們用風車把風的動能轉化為旋轉的動作去推動發(fā)電機，以產生電力，到2008年為止，全世界以風力產生的電力約有94.1百萬千瓦，供應的電力已超過全世界用量的1%。風能雖然對大多數國家而言還不是主要的能源，但在1999年到2005年之間已經成長了四倍以上。

在我國，現在已有不少成功的中、小型風力發(fā)電裝置在運轉。我國的風力資源極為豐富，絕大多數地區(qū)的平均風速都在每秒3米以上，特別是東北、西北、西南高原和沿海島嶼，平均風速更大；有的地方，一年三分之一以上的時間都是大風天。在這些地區(qū)，發(fā)展風力發(fā)電是很有前途的。

風能的輸出功率具有隨機性、間歇性和波動性的固有特點，難以根據大電網的指令進行調節(jié)。具體表現在:

1）特別是風電，還具有反調峰特性.夜晚用電負荷變小，發(fā)電功率反而變大；

2）在大電網電壓下降時，沒有儲能裝置的風電場不僅難以增大有功和無功功率輸出來支持大電網電壓恢復，反而會因為定子端電流過大而從大電網斷開，導致大電網的電壓再次下降；

3）風電場的功率短時間波動還會造成電網電壓頻率波動的問題。基于以上原因，大電網視風電為“垃圾電”，不愿吸納更多的風電，造成大規(guī)模棄風現象。

因此，需要開發(fā)帶有儲能設備的功率調節(jié)裝置，該裝置可以根據大電網的調度指令，快速調節(jié)風電場的有功功率和無功功率。

目前常用的儲能方式有：蓄電池，飛輪儲能，空氣壓縮能和抽水蓄能等。前三種方法由于存在成本過高，壽命太短，功率反應速度偏慢等問題，短期內無法得到大規(guī)模應用。抽水蓄能法的應用比較成熟，我國已建成多個抽水蓄能電站。但該儲能方法需要有落差的水源，并具備修建水庫的地質條件。然而，風電廠、光電廠多位于干旱的山區(qū)或半山區(qū)，無法建造抽水蓄能電站。

發(fā)明內容

針對現有技術的不足，本發(fā)明提供了一種電場功率調節(jié)裝置及其調節(jié)方法，能量轉換效率高，充/放電速度控制靈活，能量儲存容量大，建設成本和維護費用都較低，生態(tài)友好。

本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發(fā)明提供的一種電場功率調節(jié)裝置，所述裝置包括分別與儲能單元、卸能單元和低電壓穿越控制單元連接的驅動單元，所述驅動單元與電源輸入單元連接，所述卸能單元依次與發(fā)電單元和電源輸出單元連接，其改進之處在于：所述儲能單元的海拔高度高于卸能單元的海拔高度，所述儲能單元和卸能單元之間設有纜車輸送單元，所述儲能單元和卸能單元通過纜車輸送單元傳輸重物以實現電能的儲存和發(fā)送。

其中，所述驅動單元包括電動機和轉動輪，所述轉動輪分別設置在纜車輸送單元的兩端并與電動機連接；在所述儲能單元端的轉動輪和電動機之間設有功率調節(jié)器。

其中，所述電源輸入單元包括變壓器，電能經變壓器調節(jié)后通過輸電線路和輸電桿塔與所述驅動單元的電動機連接。

其中，所述電源輸出單元包括大電網和變壓器，所述卸能單元端的電動機輸出的電能經變壓器調節(jié)后通過輸電線路和輸電桿塔與大電網連接。

其中，所述儲能單元和卸能單元分別包括重物堆放地和重物自動裝卸裝置。

其中，所述纜車輸送單元包括纜車、承載索、承載塔、卡件、支架和滑輪；所述纜車通過卡件與承載索固結在一起，所述纜車的重心和所固結的承載索的卡件處于同一鉛垂線上。

其中，所述承載索與支架之間通過滑輪連接。

其中，所述驅動單元的轉動輪設有溝槽，所述承載索設置在所述溝槽內。

其中，所述重物設置在纜車內，通過調節(jié)所述重物的質量和其下降/上升的速度控制有功功率的輸出/輸入；通過調節(jié)所述電動機的功率角控制無功功率的輸出。

本發(fā)明基于另一目的提供的一種電場功率調節(jié)裝置的調節(jié)方法，包括下述步驟：