本发明专利技术揭示了一种具有蓄存重力势能功能的风机发电系统，风能塔安装在地面，所述风能塔顶部安装有风机舱，所述风机舱内固定有风能轴，所述风能轴连接风机舱外的风叶，所述风能轴的连接风电能转换离合机的输入端，所述风电能转换离合机的两个输出端分别连接单向传动轴F和单向传动轴C。本发明专利技术的优点在于不仅能够利用风力叶片收集的风的动能，也将电力系统负荷低谷时的剩余电量或其它方式获得的电能转化为机械动能，即提升重力体至风能塔的上端，或其它结构体的较高位置,使不可储存的风能或电能，转化成可储存的重力体的重力势能，具备蓄能和发电同步运行的风力电力蓄存重力势能发电系统。
【技术实现步骤摘要】
具有蓄存重力势能功能的风机发电系统及其控制方法
本专利技术涉及风力发电领域，尤其涉及具备蓄能和发电同步运行的风力电力蓄存重力势能发电系统。
技术介绍
电能的使用，总是存在着用电高峰和用电低谷，经常是高峰期电能供应不足，低谷期则电能过剩。现有的发电方式都无法避免此类问题。虽然可以通过电网调配，但在新能源发电中弃风、弃光、弃电，浪费能源的事情在所难免。风能、太阳能等绿色能源受气象条件影响极大，无法提供持续不断的电力来源，用电高峰时不一定有风或太阳。且传统风能发电中，风力大时电网无法承受其冲击，风力小时电力供应又不能满足需求。这也是近期风力发电、光伏发电产业遇冷的重要因素之一，故电网无法像水力发电或者火力发电那样正常接纳。最好的方式是在电网无法接纳时将风能、太阳能和电力系统负荷低谷时的剩余电量,储存起来，待电网需要时再将所蓄能量平稳转化为电能发出。目前，我国风能、太阳能是直接受电网调度控制，风能、太阳能不能直接储存，一旦气象条件合适就必须并网发电，否则就会发生弃风、弃光，浪费绿色能源。现有较为成熟的技术解决方案就是建立抽水蓄能电站，利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，将下水库的水抽入上水库蓄能，即将不可储存的电能转化成可储存的水的势能并储存于上水库中。当电网出现峰荷时,由抽水蓄能机组作水轮机工况运行,将上水库的水下泄带动水轮机组用于发电,满足系统调峰需要,但抽水蓄能电站存在以下技术缺陷：1、不均衡的风能、太阳能等绿色能源无法转化储存；2、初期投资巨大,工期长,建设工程量大；3、远离负荷中心,需要额外的输变电设备；4、系统复杂，设备众多，技术要求高；5、需要特定的地质和水文条件，占地面积大；6、对所在地自然生态环境影响巨大；7、蓄能过程中不能同时释能发电。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是实现一种通过风力叶片将风的动能和电力系统负荷低谷时的剩余电能或其它方式获得的电能。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：具有蓄存重力势能功能的风机发电系统，风能塔安装在地面，所述风能塔顶部安装有风机舱，所述风机舱内固定有风能轴，所述风能轴连接风机舱外的风叶，所述风能轴的连接风电能转换离合机的输入端，所述风电能转换离合机的两个输出端分别连接单向传动轴F和单向传动轴C；所述单向传动轴F经变速机B连接单向传动轴E一端，所述单向传动轴E另一端连接绞盘离合机B的输入端，所述绞盘离合机B的输出端连接钢缆绞盘B一端，所述钢缆绞盘B另一端连接离合加速机B的输入端，所述离合加速机B的输出端经单向传动轴D驱动发电机组；所述单向传动轴C经变速机A连接单向传动轴B一端，所述单向传动轴B另一端连接绞盘离合机A的输入端，所述绞盘离合机A的输出端连接钢缆绞盘A一端，所述钢缆绞盘A另一端连接离合加速机A的输入端，所述离合加速机A的输出端经单向传动轴A驱动发电机组；重载钢缆的两端分别缠绕在钢缆绞盘A和钢缆绞盘B上，重力体通过滑轮组悬吊在所述重载钢缆上。所述风机舱内设有用于固定器件的风机舱，所述风机舱上固定有重力收放调速机、发电机组、重力蓄能电机、风电能转换离合机、离合加速机、钢缆绞盘、绞盘离合机，所述重力蓄能电机的输出轴与风电能输入转换离合机的另一个输入端连接。所述重力体的滑轮组上固定有调速钢缆，所述机组平台上固定有重力收放调速机，所述重力收放调速机的输出轴上固定有调速绞盘，所述调速钢缆缠绕在所述调速绞盘上。所述钢缆绞盘A、钢缆绞盘B、调速绞盘上均设有转速传感器，所述转速传感器输出信号至系统的控制单元，所述控制单元输出驱动信号至重力收放调速机、重力蓄能电机、风电能转换离合机离合加速机A、离合加速机B、变速机A、变速机B。所述风机舱底部设有沿风机舱向下延伸供重力体下沉的竖井。所述风机舱一侧设有山坡，沿所述山坡上设有坡轨系统，所述风机舱内设有连接坡跪系统的导向轨道，所述重力体上设有与导线轨道和坡道系统配合的滑轮。基于所述风机发电系统的控制方法：工况1、风能轴向风电能转换离合机输入动能，风电能转换离合机连接单向传动轴F，通过变速机B驱动单向传动轴E转动，钢缆绞盘B与绞盘离合机B连接，钢缆绞盘B与离合加速机B断开，钢缆绞盘B为收卷状态使重载钢缆提升重力体，风电能转换离合机与单向传动轴C断开，钢缆绞盘A与离合加速机A连接，通过重力体下拉重载钢缆使钢缆绞盘A放卷旋转驱动单向传动轴A旋转，单向传动轴A驱动发电机组发电；工况2、风能轴向风电能转换离合机输入动能，风电能转换离合机连接单向传动轴C，通过变速机A驱动单向传动轴B转动，钢缆绞盘A与绞盘离合机A连接，钢缆绞盘A与离合加速机A断开，钢缆绞盘A为收卷状态使重载钢缆提升重力体，风电能转换离合机与单向传动轴F断开，钢缆绞盘B与离合加速机B连接，通过重力体下拉重载钢缆使钢缆绞盘B放卷旋转驱动单向传动轴B旋转，单向传动轴B驱动发电机组发电。控制单元通过转速传感器获取当前缠绕在钢缆绞盘A和钢缆绞盘B上重载钢缆的长度，获得重力体所处高度参数以及与机组平台的间距，控制单元驱动重力收放调速机使调速钢缆的放卷长度使用略大大于重力体与机组平台的间距。若当前用于收卷的钢缆绞盘转速低于用于放卷的钢缆绞盘转速，且当前重力体的高度低于设定下限，则断开风能轴与风电能转换离合机的连接，使重力蓄能电机向风电能转换离合机输入动能，直至重力体上升至设定高度；若当前重力体的高度高于设定上限，则断开当前处于收卷状态侧的风电能转换离合机与单向传动轴的连接，直至重力体下降至设定高度。当钢缆绞盘A或钢缆绞盘B上缠绕的重载钢缆长度低于设定值，则改变当前工况。本专利技术的优点在于不仅能够利用风力叶片收集的风的动能，也将电力系统负荷低谷时的剩余电量或其它方式获得的电能转化为机械动能，即提升重力体至风能塔的上端，或其它结构体的较高位置,使不可储存的风能或电能，转化成可储存的重力体的重力势能，而重力体始终以恒定的拉力驱动放卷的钢缆绞盘转动，使得输入到发电机组的动能始终恒定，从而使得系统具有并网发电的能力，并具备蓄能和发电同步运行的风力电力蓄存重力势能发电系统。附图说明下面对本专利技术说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：图1为风塔式结构示意图；图2为井塔式结构示意图；图3为坡塔式结构示意图；图4为蓄能机组平面布置示意图；图5为蓄能机组立面布置示意图；上述图中的标记均为：00、风机舱；01、机组平台；02、重力收放调速机；03、发电机组；04、重力蓄能电机；05、风电能转换离合机；06、风能轴；07、风叶；08、重力体；09、重载钢缆；10、调速钢缆；11、滑轮组；12、风能塔；13、竖井；14、坡轨系统；15、地面；16、山坡；20、单向传动轴A；21、离合加速机A；22、钢缆绞盘A；23、绞盘离合机A；24、单向传动轴B；25、变速机A；26、单向传动轴C；30、单向传动轴D；31、离合加速机B；32、钢缆绞盘B；33、绞盘离合机B；34、单向传动轴E；35、变速机B；36、单向传动轴F。具体实施方式本专利技术通过风力叶片将风的动能和电力系统负荷低谷时的剩余电能或其它方式获得的电能。经齿轮机构、变速机或者电机，转化为机械动能。将重力体08向上提升,使不可储存的风能或电能，转变成可储存的重力体08的重力势能，并储存于风能塔12的上端或其它结构体的较高位置。这样的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.具有蓄存重力势能功能的风机发电系统，风能塔安装在地面，所述风能塔顶部安装有风机舱，所述风机舱内固定有风能轴，所述风能轴连接风机舱外的风叶，其特征在于：所述风能轴的连接风电能转换离合机的输入端，所述风电能转换离合机的两个输出端分别连接单向传动轴F和单向传动轴C；所述单向传动轴F经变速机B连接单向传动轴E一端，所述单向传动轴E另一端连接绞盘离合机B的输入端，所述绞盘离合机B的输出端连接钢缆绞盘B一端，所述钢缆绞盘B另一端连接离合加速机B的输入端，所述离合加速机B的输出端经单向传动轴D驱动发电机组；所述单向传动轴C经变速机A连接单向传动轴B一端，所述单向传动轴B另一端连接绞盘离合机A的输入端，所述绞盘离合机A的输出端连接钢缆绞盘A一端，所述钢缆绞盘A另一端连接离合加速机A的输入端，所述离合加速机A的输出端经单向传动轴A驱动发电机组；重载钢缆的两端分别缠绕在钢缆绞盘A和钢缆绞盘B上，重力体通过滑轮组悬吊在所述重载钢缆上。
【技术特征摘要】
1.具有蓄存重力势能功能的风机发电系统，风能塔安装在地面，所述风能塔顶部安装有风机舱，所述风机舱内固定有风能轴，所述风能轴连接风机舱外的风叶，其特征在于：所述风能轴的连接风电能转换离合机的输入端，所述风电能转换离合机的两个输出端分别连接单向传动轴F和单向传动轴C；所述单向传动轴F经变速机B连接单向传动轴E一端，所述单向传动轴E另一端连接绞盘离合机B的输入端，所述绞盘离合机B的输出端连接钢缆绞盘B一端，所述钢缆绞盘B另一端连接离合加速机B的输入端，所述离合加速机B的输出端经单向传动轴D驱动发电机组；所述单向传动轴C经变速机A连接单向传动轴B一端，所述单向传动轴B另一端连接绞盘离合机A的输入端，所述绞盘离合机A的输出端连接钢缆绞盘A一端，所述钢缆绞盘A另一端连接离合加速机A的输入端，所述离合加速机A的输出端经单向传动轴A驱动发电机组；重载钢缆的两端分别缠绕在钢缆绞盘A和钢缆绞盘B上，重力体通过滑轮组悬吊在所述重载钢缆上。2.根据权利要求1所述的具有蓄存重力势能功能的风机发电系统，其特征在于：所述风机舱内设有用于固定器件的风机舱，所述风机舱上固定有重力收放调速机、发电机组、重力蓄能电机、风电能转换离合机、离合加速机、钢缆绞盘、绞盘离合机，所述重力蓄能电机的输出轴与风电能输入转换离合机的另一个输入端连接。3.根据权利要求2所述的具有蓄存重力势能功能的风机发电系统，其特征在于：所述重力体的滑轮组上固定有调速钢缆，所述机组平台上固定有重力收放调速机，所述重力收放调速机的输出轴上固定有调速绞盘，所述调速钢缆缠绕在所述调速绞盘上。4.根据权利要求3所述的具有蓄存重力势能功能的风机发电系统，其特征在于：所述钢缆绞盘A、钢缆绞盘B、调速绞盘上均设有转速传感器，所述转速传感器输出信号至系统的控制单元，所述控制单元输出驱动信号至重力收放调速机、重力蓄能电机、风电能转换离合机离合加速机A、离合加速机B、变速机A、变速机B。5.根据权利要求1-4中任一所述的具有蓄存重力势能功能的风机发电系统，其特征在于：所述风机舱底部设有沿风机舱向下延伸供重力体下沉的竖井。6...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦明，
申请(专利权)人：秦明，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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