[發明專利]一種風電互補的風能綜合利用系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410413013.1
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104196683B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 吳速;麻常選;任效承
• 申請（專利權）人: 吳速
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D15/10;H02P27/04;H02J3/38
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及風力利用技術領域，尤其涉及一種風電互補的風能綜合利用系統，還涉及該系統的控制方法。

背景技術

風能是一種清潔、安全、可再生的綠色能源，利用風能對環境無污染，對生態無破壞，環保效益和生態效益良好，對于人類社會可持續發展具有重要意義。風能的利用主要是以風能作動力和風力發電兩種形式；風力發電即把風的動能轉變成機械能，再把機械能轉化為電能，在能源轉化中會有很大的轉化損失。以風能作動力，就是利用風來直接帶動各種機械裝置，如帶動水泵提水、帶動高壓水泵進行海水淡化等，這種風力發動機的優點是能源利用率高。但由于風力具有隨機性和不確定性，因此限制了其應用范圍，尤其在一些需要較穩定動力輸出的場合更是如此。如專利號為ZL201120033186.2的專利文獻公開了一種風電互補驅動海水淡化高壓泵的裝置，即是直接將風力轉化為機械能帶動高壓水泵進行海水淡化。由于風力的隨機性，為了保證海水淡化系統的連續穩定工作，其采用了電力驅動二次加壓水泵進行風能補充的方式，但這種結構還不能很好的應對風力的隨機性，即不能使電力與風力兩者實現速度的合成；專利號為ZL201220391635.5的發明專利，公開了“一種風電互補的動力均衡輸出系統”，該發明不論風力和電力兩種動力輸出軸轉速如何，都可以在動力輸出機構得到有效的合成速度輸出，即當風力機輸出軸隨機運轉時，都可以和電力輸出軸的動力按該發明所確定的模式合成輸出。并且可以以電力軸的隨動來補償風力軸的變換，從而保證負載的速度輸出恒定。當綜合以上現有技術，尚存在以下缺陷；一是當風力過大時，傳統的方法是采用阻尼裝置來消耗多余的風能，這也造成了另一種能源浪費，不能對變化隨機而變幅巨大的風力充分利用，二是上述動力均衡輸出系統尚不能使風力與電力所產生的力矩得以合成；如果在風能做功的同時將多余的風能轉化為便于存儲輸送的電能，回饋電網，則由此形成的具有穩定動力輸出的風能利用系統將會使風能的利用前景更為廣闊。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，提供一種風電互補的風能綜合利用系統。其不僅能使風能得到直接利用，而且還能將多余的風能轉化成電力回饋電網。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種風電互補的風能綜合利用系統，包括風力機械能轉換裝置、電力驅動裝置、雙動力合成裝置、動力負載裝置及控制系統，其特征在于：

所述雙動力合成裝置包括第一輸入軸、第二輸入軸及動力輸出軸；

所述風力機械能轉換裝置包括風力機及風力機輸出軸，所述風力機輸出軸與所述雙動力合成裝置的第一輸入軸連接；

所述電力驅動裝置包括電動機，所述電力驅動裝置的電力輸出軸與所述雙動力合成裝置的第二輸入軸連接；

所述動力負載裝置包括與所述雙動力合成裝置的動力輸出軸連接的動力驅動機構；

所述控制系統包括用于控制所述電動機的四象限變頻器；用于檢測轉速的測速裝置以及用于檢測和控制系統的PLC控制器。

采用本發明的有益效果是：利用雙動力合成裝置，將風能和電能進行速度和功率的合成，不僅可有效解決由于風能隨機性和不確定性造成的風能應用局限性，而且在風能超出動力負載裝置需求時，還能通過控制系統將多余的風能轉化為電能回饋電網，這使風能得以高效利用，同時也使風能的應用領域能大為擴展。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述測速裝置包括分別設于所述雙動力合成裝置的第一輸入軸、第二輸入軸及動力輸出軸上的第一光電編碼器、第二光電編碼器、第三光電編碼器，所述第一光電編碼器、第二光電編碼器、第三光電編碼器分別與所述PLC控制器的輸入端連接，以提供轉速信號；所述四象限變頻器控制端與所述PLC控制器的輸出端連接，所述四象限變頻器包括電源端和電機端，所述電源端與外電網連接，所述電機端與所述電動機電連接。

采用上述進一步方案的有益效果是，利用PLC控制器和四象限變頻器實現了對風力的隨時監控和充分利用。