[發明專利]一種穩定的風電場輸出系統及其工作方法

有效

• 申請號: 201611243803.5
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106786752B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 呂博;張濤;劉海艷;張冬霞
• 申請（專利權）人: 上海博翎能源科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司 11254
• 代理人: 王雯婷;方燕娜

本發明涉及可再生能源利用技術領域，具體的講是一種穩定的風電場輸出系統及其工作方法，本發明可以根據負荷預測、可再生能源輸出功率預測等構成的智能控制模型，準確預測風電發電功率，從而為風電場輸出功率和可再生能源補熱進行合理預判，然后基于壓縮空氣儲能、太陽能集熱器、燃氣補燃裝置構成可平抑風能波動的穩定風電輸出系統。

技術領域

本發明涉及可再生能源利用技術領域，具體的講是一種穩定的風電場輸出系統及其工作方法。

背景技術

隨著傳統能源的日益枯竭及化石燃料燃燒排放造成的氣候問題日益嚴重，能源的供應和環境保護成為制約社會經濟發展的瓶頸。可再生能源的有效利用受到世界各國的重視。風能作為一種清潔的可再生能源，其蘊含量巨大。近年來風力發電由于技術日臻成熟，其裝機容量迅速增長。然而由于風能的間歇性和不確定性，風電作為不穩定發電端的接入會對電網造成沖擊，因而各地“棄風”現象嚴重。故研發穩定風電場輸出系統將是解決這一問題的重要措施。

壓縮空氣儲能compressed air energy storage, CAES指在電網電力負荷低谷時，將電能用來驅動壓縮機，壓縮空氣并儲存在儲氣罐、山洞、儲氣井等中；在電網電負荷高峰時期釋放壓縮空氣推動輪機發電。具有儲能容量大、壽命長、響應速度快、安全性高、環境友好等特性，且能源轉換效率高。因此壓縮空氣儲能是極具發展潛力的儲能技術。

專利CN103114971A公開了一種用于平抑集群化風電場功率輸出波動的混合儲能系統，該專利主要由大容量的壓縮空氣儲能裝置和小容量的飛輪儲能裝置組成，分別用于平抑風電場輸出功率中的慢變分量和快變分量，從而解決風電并網問題。專利CN201110260765主要針對風電場多余風電驅動壓氣機壓縮空氣，進而儲存到儲氣室，當電力緊缺時，釋放儲氣室的高壓空氣，與燃料在燃燒室燃燒，推動燃氣透平做功發電。其實質是用電力過剩時，多余電力壓縮空氣并儲存，電力緊缺時，為燃氣發電系統提供高壓空氣進而發電，且不包含可再生能源的利用。專利CN201210333439主要針對多余風電壓縮空氣，儲存在由風機塔筒、地下空氣儲存室、聯通管道和調節閥門組成壓縮空氣容器陣列，并通過集熱器及塔筒外層吸熱涂層，收集太陽能加熱空氣，提高空氣壓強。其本質針對傳統壓縮空氣儲能系統的儲氣罐的改良，建立壓縮空氣容積陣列，并應用到風電場。

以上專利都公開了風電熱能在電力中的使用，但都沒有考慮到天氣對整個風電系統的影響，為此設計了一種基于壓縮空氣儲能調節的穩定風電場輸出系統及其工作方法。

發明內容

本發明突破了現有技術的難題，設計了一種基于壓縮空氣儲能調節的穩定風電場輸出系統及其工作方法。

為了達到上述目的，本發明設計了一種穩定的風電場輸出系統，包括：風機、電機、壓縮機、膨脹機、發電機、儲氣罐、換熱器、閥門、燃燒器和太陽能集熱器，其特征在于：風機分別與智能控制系統、電機的一端、電網相連，電機的另一端與壓縮機的一側相連，壓縮機的另一側與膨脹機的一側相連，壓縮機的下端口與儲氣罐的頂部端口相連，膨脹機的另一側與發電機的一端相連，膨脹機的下端口與燃燒器的頂端左連接口相連，發電機的另一端與電網相連，儲氣罐的側口與智能控制系統相連，儲氣罐的低口與換熱器一的一端相連，換熱器一的同一端還分別與閥門、換熱器二的一端相連，換熱器一的另一端分別與燃燒器底端左接口、太陽能集熱器的一端相連，燃燒器底端的右接口與換熱器二的另一端相連，燃燒器頂端右側接口連接外置天然氣管道，燃燒器的一側則與智能控制系統相連，智能控制系統還與太陽能集熱器相連，太陽能集熱器的另一端分別與閥門的另一端、換熱器二的另一端相連。

所述智能控制系統包括：氣象資料實時處理模塊，預測執行模塊，氣象資料數據庫模塊，負荷需求預測模塊和智能控制模塊，所述氣象實時處理模塊與氣象資料數據庫模塊、預測執行模塊相連，預測執行模塊分為三路與氣象資料數據庫模塊、智能控制模塊和負荷需求預測模塊相連，負荷需求預測模塊則又與智能控制模塊相連。

本發明還設計了一種穩定的風電場輸出系統的工作方法，其特征在于：按照如下步驟進行調節工作：