[發明專利]基于溫差能并結合風電場棄風的風電系統

有效

• 申請號: 201610464122.5
• 申請日: 2016-06-23
• 公開（公告）號: CN106089325B
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發明（設計）人: 王袤野;張延遲;張笙瑞;金曦;呂輝
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;F03G6/06;F03D9/25;F24S10/95
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 菅秀君

技術領域

本發明涉及風力發電設備領域、電力系統一次設備領域以及基礎物理領域，更具體地說，本發明涉及一種基于溫差能并結合風電場棄風的風電系統。

背景技術

風能發電或者風力發電。屬于可再生能源，清潔能源。風力發電是風能利用的重要形式，風能是可再生、無污染、能量大、前景廣的能源。風電技術裝備是風電產業的重要組成部分，也是風電產業發展的基礎和保障。

我國風能資源豐富的地區多集中在西北地區和東南部地區海上。風能的不定量性和風電機組本身的運行特性使風電機組的輸出功率是波動性的，一段時間內無法并入電網運行。一些風能資源豐富地區出現了風電機組限功率運行，風電機組不能并入電網等現象。尤其是海上風電場，一些建設完成的風電場由于投入成本和技術水平等原因甚至不能并網，導致風電場“棄風”現象。另外，因為電能的產生和消耗是同時進行的，電能不易被儲存，如果發電機發出的電能不能被使用的話也會對發電設備、電網、以及負荷造成影響。尤其是在夜間負荷消耗的功率較小時，由于風電場本身存在的局限性，風電機組發出的電能和負荷消耗的電能存在“逆差”，只能將風電機組關停，造成“棄電”。

隨著經濟社會的不斷發展，電力需求越來越大，電力系統規模不斷擴大，電網復雜程度不斷增加，對電力供應的可靠性和電能質量要求越來越高；另一方面，人類面臨的能源、環境和氣候問題日益突出，推廣清潔能源、可再生能源的國際呼聲不斷加大。大容量儲能技術能夠在一定程度上滿足上述需求，因此近年來引起了廣泛關注。目前來看儲能技術主要有以下幾個方面，然而都存在弊端。

電能可以轉換為化學能、勢能、動能、電磁能等形態存儲，按照其具體方式主要分為物理、電磁、電化學三大類型。

1、物理儲能

⑴抽水蓄能是利用電能與水的勢能轉變，將電網負荷低谷時的多余電能，轉變為電網高峰時的高價值電能，提高系統中火電站和核電站的效率。其特點是儲存能量大，但建設周期長，且對地理條件有特殊要求。

⑵壓縮空氣儲能在負荷低谷時利用電力將空氣高壓密封在報廢礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞等地下洞穴內，在需要時釋放壓縮的空氣，再添加燃氣發電。但其造價昂貴并且對地理條件有特殊要求。

⑶飛輪儲能是在儲能時由電動機帶動飛輪旋轉，直至達到設計的轉速，放電時由飛輪靠慣性帶動發電機輸出電能。飛輪儲能系統的特點是壽命長、無污染，但飛輪儲能的能量密度較低，且為了減小能量損耗，需將飛輪和電機放置在真空度較高的環境中。

2、電磁儲能

⑴超導儲能是利用超導體制成的線圈存儲磁場能量，具有響應速度快，轉換效率高等特點。目前超導儲能十分昂貴，包括超導體本身的費用和維持低溫所需的費用。

⑵超級電容器的極板為活性炭材料，充放電時無化學反應，多用于高峰值功率、低容量的場合，但生產工藝復雜，造價相對較高。

3、電化學儲能

電化學儲能是目前進步較快的儲能技術之一，除鉛酸、鎳氫等常規電池技術外，還包括液流、鈉硫、鋰離子電池等大容量蓄電池儲能技術，但其生產過程對于環境產生大量污染，并且電池報廢或者效率降低后的處理也是一個函需解決的問題。

因此，上述儲能方式都多多少少存在一些弊端。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種基于溫差能并結合風電場棄風的風電系統，能夠有效地提高風能利用率，并可大規模儲存電能。

為了實現上述技術目的，根據本發明，提供了一種基于溫差能并結合風電場棄風的風電系統，包括：風電場、太陽能集熱裝置、電能裝置保溫模塊、包含低沸點工質的存儲器、氣態工質上升管道、冷凝及儲存裝置、液態工質下降管道、渦輪發電機和升壓變壓器；其中，風電場用于將風能轉換為電能以便為電能裝置保溫模塊提供電能；太陽能集熱裝置用于利用太陽能加熱存儲器中的低沸點工質以使低沸點工質變為氣態；氣態工質上升管道一端連接存儲器而且另一端連接冷凝及儲存裝置；冷凝及儲存裝置利用冷媒來冷凝氣態工質并收集存儲冷凝成液體的工質；其中，氣態工質上升管道外圍包裹電能裝置保溫模塊；冷凝及儲存裝置外表包裹電能裝置保溫模塊；冷凝及儲存裝置連接液態工質下降管道；在液態工質下降管道中安裝有渦輪發電機，而且渦輪發電機連接升壓變壓器，從而渦輪發電機在液態工質從高處流下時利用液態工質的重力勢能推動渦輪發電機將重力勢能轉化為電能，而且電能經升壓變壓器升壓后輸送給電網。

優選地，電能裝置保溫模塊的包裹高度為120米以上。