[發明專利]一種儲能式液壓型風力發電機組

在審

• 申請號: 201410422659.6
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN104234939A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 孔祥東;艾超;閆桂山;張陽;李昊
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: F03D9/02
• 分類號: F03D9/02
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 李合印

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，涉及液壓型風力發電機組的主傳動系統，用液壓傳動系統代替傳統的齒輪箱式和直驅式傳動系統，特別涉及一種儲能式液壓型風力發電機組。

背景技術

風力發電是最成熟、最具規模開發條件和極具商業化發展前景的發電方式之一，世界各國已意識到風電在調整能源結構、緩解環境污染等方面的重要性，對風電的開發給予了高度重視。

從風力機產生到現在，其傳動系統主要分為齒輪箱式、直驅式及近幾年剛出現的液壓型三種傳動形式。

其中，齒輪箱式風力發電機組由于出現時間長，技術相對成熟，應用廣泛。其主要包括風輪、齒輪箱、發電機、整流器及逆變器等部分，齒輪箱為其關鍵零部件，輸入為風輪的低轉速，輸出為發電機的高轉速，兩者具有穩定的增速比。目前齒輪箱式風力發電機組的發電機一般采用雙饋異步發電機，風力發電機組通過控制整流、逆變系統實現變速恒頻。

直驅式風力發電機組省去齒輪箱，風輪與發電機直接連接，發電機通過整流器、逆變器等與電網相連。由于風輪轉速較低，要求直接連接的發電機能夠在低轉速下正常運行，發電機極數較多，體積、重量大，并且實現變頻恒速的電子控制方法復雜。

液壓型風力發電機組采用定量泵-變量馬達閉式液壓回路，風輪與定量泵連接，變量馬達與發電機連接，采用液壓系統代替齒輪箱，將風輪與發電機的剛性連接轉化為柔性傳動，減輕了風力發電機組機艙重量，降低了對電網的沖擊。

但是，液壓型風力發電機組依然存在不足之處，主要表現為：由于風的隨機性，其輸出功率存在一定波動；此外當輸入風速較大時采用調槳棄風的方法，不能將系統中多余的能量進行存儲，因而造成了大量風能的浪費。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種儲能式液壓型風力發電機組，該機組具備傳統液壓型風力發電機組傳動靈活、可靠性高等特點，同時避免了其輸出功率波動、儲能性差的缺點。

為了解決上述存在的技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種儲能式液壓型風力發電機組，包括風輪1、定量泵2、高壓管路3、低壓管路4、變量馬達5、儲能系統6和發電機7；定量泵2與風輪1同軸連接，定量泵2與變量馬達5通過高壓管路3和低壓管路4連接構成閉式容積調速回路，變量馬達5經儲能系統6過渡后驅動發電機7；所述的儲能系統6包括泵-馬達6.1、蓄能器6.2和儲能油箱6.3，泵-馬達6.1的兩油口分別與蓄能器6.2和儲能油箱6.3相連。

本發明的工作過程是：風驅動風輪1帶動定量泵2同步轉動，定量泵2輸出高壓油經高壓管路3驅動變量馬達5，進而驅動泵-馬達6.1并帶動發電機7并網發電，整個過程中通過控制變量馬達5和泵-馬達6.1的擺角確保發電機7的輸入轉速為1500r/min，保證與發電機準同期并網。

當風速較大，機組產生多余能量時，儲能系統6中泵-馬達6.1處于泵工況，輸出高壓油至蓄能器6.2，即可將機組中多余能量存儲在蓄能器6.2中；當風速較小，機組能量跌落時，儲能系統6中泵-馬達6.1處于馬達工況，蓄能器6.2輸出高壓油驅動泵-馬達6.1，將蓄能器6.2存儲的能量釋放至發電機7輸入軸。儲能系統6的作用是將變量馬達5輸出的機械能與蓄能器6.2中油液的壓力能之間進行實時轉換，實現系統中多余能量的存儲和釋放，進而滿足機組輸出功率均勻、平滑的要求。

由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下有益效果：

1)采用泵-馬達元件和蓄能器裝置作為中間能量的二次轉換和存儲系統，可根據機組需要實時地對能量進行存儲和釋放，避免了風速較大時機組調槳棄風造成的能源浪費；

2)該儲能系統在整個機組中通過控制發電機輸入轉矩，起到“削峰填谷”的作用，使機組的輸出功率更加平滑，有效地提高了機組電能質量。

附圖說明

圖1表示本發明結構布置示意圖；

圖2表示本發明的液壓系統原理圖；

圖3表示本發明的能量轉化圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述：

一種儲能式液壓型風力發電機組，其結構布置示意圖如圖1所示，包括風輪1、定量泵2、高壓管路3、低壓管路4、變量馬達5、儲能系統6和發電機7；定量泵2與風輪1同軸連接，定量泵2通過高壓管路3和低壓管路4與變量馬達5相連，構成閉式容積調速回路，變量馬達5經儲能系統6過渡后驅動發電機7并網發電。