[實用新型]一種垂直軸海上風力水力儲能聯合發電系統

有效

• 申請號: 201420196701.2
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN203796478U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 安利強;張家旗;孫少華
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: F03B13/06
• 分類號: F03B13/06;F03D3/00;F03D9/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;雷秋芬

技術領域

本實用新型涉及一種風力水力儲能聯合發電系統，尤其是一種垂直軸海上風力水力儲能聯合發電系統，屬于抽水蓄能型電站技術領域。

背景技術

風能是最具有商業潛力、最具活力的可再生能源之一，具有蘊藏豐富、分布廣、無污染等優點，風力發電因符合“節能減排、低碳生活”的環保理念而正在全球范圍內形成熱潮。但是由于風速風向的隨機性變化，使風電系統的輸出功率很不穩定，常常會發生電網需求用電的時候，風場的風力不足，發電量不夠的現象；或者出現風場風力很大，但是電網對電量的需求并不是很大，導致風能浪費的現象。

水力發電也是一種綠色能源，具有對環境沖擊小，發電效率高，發電成本低，啟動快等優點。水力發電與抽水儲能技術結合起來可以對電力系統進行調峰填谷、調頻、調相及作為緊急事故備用方案。

風力與水力結合的發電系統有效地解決了風力發電機功率輸出不穩定、并網后對電網沖擊嚴重的問題，例如申請號為201310343464.8的中國專利申請文件公開了一種海上風力抽水儲能的水力發電裝置，它包括風力機、儲能球、抽水泵和水力發電裝置；所述風力機建于海平面之上，所述儲能球建在海平面之下的海床上，在儲能球上設置海水進水口，在進水口處設置水力發電機發電，所述抽水泵可將儲能球內沖擊水力發電機發電后的海水排至大海中。該專利申請的技術方案將風力抽水儲能與水力發電二者結合起來，實現了兩大能源的組合利用，既能避免風力發電對電網的沖擊，又能充分利用水資源儲能；但由于其采用水平軸風力機，抽水泵設置在塔筒的頂部，不僅給整個系統結構穩定性帶來負面影響，而且制造成本較高；另外，該專利申請的技術方案是通過風力機捕獲風能后驅動抽水泵運轉，抽水泵將儲能球中海水抽出，使風能轉換為機械能，再將機械能轉換為海水的勢能，然后利用進入儲能球的海水驅動水力發電裝置發電，而非通過風力發電機直接發電，因此，該專利申請技術方案的發電模式難以實現與風力變化及電網運行狀況的最佳匹配，即使在風速能夠滿足風電并網需求時，也要通過上述能量轉換過程，造成了不必要的能源浪費。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種將風能發電與抽水儲能發電組合利用，既能充分利用海洋這一豐富的自然資源、降低由于風的隨機性對電網所帶來的影響，又可提高系統穩定性、減少能源浪費的垂直軸海上風力水力儲能聯合發電系統。

本實用新型所述問題是以下述技術方案實現的：

一種垂直軸海上風力水力儲能聯合發電系統，它包括垂直軸風力機、儲能球、抽水泵和水力發電裝置；所述垂直軸風力機包括風輪、低速軸、變速箱和發電機，所述風輪安裝在低速軸頂端，它位于海平面之上，所述低速軸下端深入到儲能球內部，并與變速箱輸入軸連接，所述變速箱設有兩個輸出軸，其中一個輸出軸為與抽水泵連接的高速軸，另一個輸出軸與發電機連接，所述抽水泵布置在儲能球內部，通過抽水泵將儲能球中的海水抽出，所述儲能球建在海平面之下的海床上，在儲能球內還設置水力發電裝置。

上述垂直軸海上風力水力儲能聯合發電系統，所述水力發電裝置設有與發電機連接的水輪機，所述水輪機進水口通過進水管與儲能球外面的海水連通，其動力輸出軸與發電機連接。

上述垂直軸海上風力水力儲能聯合發電系統，所述儲能球側壁上設有低速軸穿入口、排壓氣管口、海水進水口和排水口，所述低速軸穿入口及排壓氣管口位于儲能球的頂部，在低速軸穿入口處設置塔筒，在排壓氣管口處設置排壓氣管，所述塔筒和排壓氣管的頂端延伸至海平面之上，所述海水進水口和排水口布置在低速軸穿入口的兩側，在海水進水口處設置進水閥門，在排水口處設置排水閥門。

上述垂直軸海上風力水力儲能聯合發電系統，所述抽水泵設有抽水管和排水管，所述抽水管進水口布置在儲能球的底部，所述排水管與儲能球的排水口連通。

上述垂直軸海上風力水力儲能聯合發電系統，在變速箱與發電機連接的輸出軸上設置第一離合器，在水輪機動力輸出軸與發電機軸之間設置第二離合器，在變速箱與抽水泵之間的高速軸上設置第三離合器。