【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能，具体涉及一种基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机及其工作方法。
技术介绍
1、风力发电是构建新型能源体系的重要技术路径，随国家能源结构转型战略的推进，新能源风力发电技术也得到了长足的进步。风力发电一方面从路上向海上推进；另一方面风力发电向更高更大方向推进。但是风力发电代表的新能源电源的不稳定性、间歇性等问题难以解决，一直制约着新能源的发展速度。
2、电源电站侧配置储能是解决新能源并网消纳的关键技术手段，有的在新能源电站升压站内配置大规模储能设施，有的着眼新能源本体开发分分布式的储能设施。现阶段新能源电站升压站内配置大规模储能以开始指导工程实践，但是新能源本体开发分分布式的储能设施尚无法落地。主要存在，增加风机投入成本、技术复杂度高、储能密度低、技术本身无法实现等问题。
3、现针对风机单体的储能有：外挂压缩空气储能、抽水蓄能、重力储能等等。其中抽水、压缩空气重力储能技术由于储能体积密度相对低，难以实现在风机本体中集成，往往需要在风机之外单独外挂设备设施，尤其是重力储能由于其储能功率密度非常低，单个风机所配套的储能建设量巨大。
4、为实现以风力发电为代表的新能源发电平滑出力，风机本体配置储能是重要的技术方向，为风机配置10～20％容量储能设施，风机整体出力能力就会得到极大的改善。目前风机单体配置抽水蓄能一般将风机塔筒作为上库设施，并为风机集群配置统一的下库设施；风机单体配置压缩空气如何在兼容效率的前提下实现功率和容量的提升是关键难题；风机单体配置重力储能由于其技术特征，很难实
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机及其工作方法，以解决现有技术中风机单体配置重力储能难以实现大型风电机组的本体储能的问题。本专利技术所提供的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，主要包括叶片本体、整流罩、机头、第一塔筒段和第二塔筒段，其中，每片叶片本体内设置有二氧化碳主动消防系统，以应对因雷电、设备过热等引发的火灾，从而在实现风机本体配置储能的同时实现消防作用；整流罩内设置中压二氧化碳补充接口，用以向二氧化碳主动消防系统及时补充中压二氧化碳；机头内设置有压缩机高压段和透平高压段，压缩机高压段和透平高压段均通过离合器和第一多轴变速系统与发电机相连，并通过压缩过程和膨胀过程的调速实现调节风机出力的平稳；第二塔筒段为钢质，第二塔筒段内部适于容纳低压二氧化碳以为塔筒和机头提供消防气源；本专利技术通过将二氧化碳储能集成至风机本体内，从而同时为风机提供储能与消防服务。
2、第一方面，本专利技术提供了一种基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，包括：
3、叶片本体，每片叶片本体中设置有二氧化碳主动消防系统；
4、机头，内置有风机主轴本体、压缩机高压段、透平高压段、第一多轴变速系统和主发电机本体；第一多轴变速系统的一侧与主发电机本体相连接，另一侧与风机主轴本体以及压缩机高压段和透平高压段相连接，以对风机整体调蓄出力；
5、第一塔筒段，内置有压缩机低压段、透平低压段、第二多轴变速系统和副发电机本体，第二多轴变速系统的一侧与副发电机本体相连接，另一侧与压缩机低压段和透平低压段相连接，以对风机整体调蓄出力；
6、第二塔筒段，连接于第一塔筒段与机头之间，第二塔筒段内设置有储气室，储气室内适于容纳低压二氧化碳。
7、通过在每片叶片本体中设置二氧化碳主动消防系统，从而能够及时处置因雷电、设备过热等引发的火灾，在实现风机本体配置储能的同时实现消防作用，提高了风机本体配置储能运行过程中的可靠性；通过将风机主轴本体、压缩机高压段、透平高压段、第一多轴变速系统和主发电机本体内置于机头内，以通过压缩机高压段和透平高压段调蓄风机出力及发电；通过将压缩机低压段、透平低压段、第二多轴变速系统和副发电机本体内置于第一塔筒段内，以通过压缩机低压段和透平低压段进一步调蓄风机出力及发电，进而充分利用了风力发电机的内部空间，从而将储能装备本体集成于风力发电机本体之内并能够保证本体储能型风机的可靠运行。
8、在一种可选的实施方式中，第一多轴变速系统的一端与主发电机本体的主发电机主轴传动连接，另一端通过风机主轴离合与风机主轴本体传动连接；压缩机高压段包括高压段压气机本体、高压段压气机主轴本体和高压段压气机主轴离合，高压段压气机主轴离合与第一多轴变速系统传动连接；透平高压段包括高压段透平机本体、高压段透平机主轴本体和高压段透平机主轴离合，高压段透平机主轴离合与第一多轴变速系统传动连接。
9、通过如此设置，风机主轴本体可单独拖动主发电机主轴以带动主发电机本体运行，高压段透平机主轴本体可单独拖动主发电机主轴以带动主发电机本体运行，风机主轴本体和高压段透平机主轴本体也可共同拖动主发电机主轴以带动主发电机本体运行，风机主轴本体还可拖动高压段压气机主轴本体并带动高压段压气机本体做功进行二氧化碳储能；极限情况下，主发电机本体可逆并通过第一多轴变速系统拖动高压段压气机主轴本体以带动高压段压气机本体做功进行二氧化碳储能，从而通过压缩过程和膨胀过程的调速实现调节风机出力的平稳，达到调蓄风机出力及发电的目的。
10、在一种可选的实施方式中，第二多轴变速系统的一端与副发电机本体的副发电机主轴相连接；压缩机低压段包括低压段压气机本体、低压段压气机主轴本体和低压段压气机主轴离合，低压段压气机主轴离合与第二多轴变速系统传动连接；透平低压段包括低压段透平机本体、低压段透平机主轴本体和低压段透平机主轴离合，低压段透平机主轴离合与第二多轴变速系统传动连接。
11、通过如此设置，低压段透平机主轴本体可单独拖动副发电机主轴以带动副发电机本体运行，副发电机本体可逆并通过拖动低压段压气机主轴本体以带动低压段压气机本体做功进行二氧化碳储能，从而通过压缩机低压段和透平低压段进一步调蓄风机出力及发电。
12、在一种可选的实施方式中，二氧化碳主动消防系统包括中压二氧化碳储罐、叶片消防主控阀门、表冷式散冷器、叶片中压二氧化碳消防管线、第一二氧化碳主动消防喷嘴以及二氧化碳交通接口；其中，中压二氧化碳储罐设置于每片叶片本体的底部，每片叶片本体中的二氧化碳交通接口相互连通，以实现多个叶片本体之间的气源互补；叶片消防主控阀门设置于中压二氧化碳储罐的出口，叶片消防主控阀门适于控制二氧化碳主动消防系统的启停；叶片消防主控阀门远离中压二氧化碳储罐的出口的一端连接有表冷式散冷器，表冷式散冷器适于减少节流过程中温降；第一二氧化碳主动消防喷嘴的数量为多个，多个第一二氧化碳主动消防喷嘴在叶片本体内间隔设置。
13、通过如此设置，一旦涉及火情可自动对辐射区域内进行窒息式灭火并利用二氧化碳本身膨胀吸热作用对区域进行降温。
14、在一种可选的实施方式中，二氧化碳主动消防系统还包括第二二氧化碳主动消防喷嘴，第二二氧化碳主动消防喷嘴内置于机头内，第二二氧化碳主动消防喷嘴与储气室相连通，第二二氧化碳主动消防喷嘴适于对机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述第一多轴变速系统(314)的一端与主发电机本体(315)的主发电机主轴(3151)传动连接，另一端通过风机主轴离合(3111)与所述风机主轴本体(311)传动连接；
3.根据权利要求1所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述第二多轴变速系统(413)的一端与副发电机本体(414)的副发电机主轴(4141)相连接；
4.根据权利要求1所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述二氧化碳主动消防系统(110)包括中压二氧化碳储罐(111)、叶片消防主控阀门(112)、表冷式散冷器(113)、叶片中压二氧化碳消防管线(114)、第一二氧化碳主动消防喷嘴(1151)以及二氧化碳交通接口(116)；
5.根据权利要求1所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述二氧化碳主动消防系统(110)还包括第二二氧化碳主动消防喷嘴(1152)，所述第
6.根据权利要求1所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述机头(3)内还设置有中压二氧化碳补给器(320)，所述中压二氧化碳补给器(320)适于向所述二氧化碳主动消防系统(110)补给中压二氧化碳。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述储气室(510)内低压二氧化碳的运行压力为P，P满足1MPa≤P≤3MPa。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机还包括整流罩(2)，所述整流罩(2)内设置有二氧化碳补充接口(210)，所述二氧化碳补充接口(210)与所述二氧化碳主动消防系统(110)相连通。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述第一塔筒段(4)包括第一筒体(401)，所述第一筒体(401)沿高度方向分层设置；所述第一筒体(401)包括底层(4011)、第二层(4012)、第三层(4013)、第四层(4014)、第五层(4015)和顶层(4016)；
10.根据权利要求9所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述二氧化碳主动消防系统(110)还包括第三二氧化碳主动消防喷嘴(1153)、第四二氧化碳主动消防喷嘴(1154)和第五二氧化碳主动消防喷嘴(1155)，所述第三二氧化碳主动消防喷嘴(1153)设置于所述顶层(4016)内，所述第四二氧化碳主动消防喷嘴(1154)设置于所述第五层(4015)内，所述第五二氧化碳主动消防喷嘴(1155)设置于所述第四层(4014)内，所述第三二氧化碳主动消防喷嘴(1153)、所述第四二氧化碳主动消防喷嘴(1154)和所述第五二氧化碳主动消防喷嘴(1155)均与所述储气室(510)相连通。
11.根据权利要求1所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述二氧化碳主动消防系统(110)还包括烟感加图像传感器，所述烟感加图像传感器内置于所述叶片本体(1)、所述机头(3)和所述第一塔筒段(4)内，所述烟感加图像传感器适于实时监测火灾风险。
12.根据权利要求9所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述热水储罐(440)内设置有第一潜水泵(441)和第一排气阀(442)；所述冷水储罐(450)内设置有第二潜水泵(451)和第二排气阀(452)。
13.根据权利要求9所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述第一塔筒段(4)还包括第一筒型人道(402)、环形人道(403)和第一换气管路(404)；
14.根据权利要求13所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述第二塔筒段(5)包括第二筒体(501)、第二筒型人道(502)、开式管廊(503)、检修舱门(504)和第二换气管路(505)；
15.一种如上述权利要求1-14中任意一项所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机的工作方法，其特征在于，包括：
16.根据权利要求15所述的基于二氧化碳储能及消防的...
【技术特征摘要】
1.一种基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述第一多轴变速系统(314)的一端与主发电机本体(315)的主发电机主轴(3151)传动连接，另一端通过风机主轴离合(3111)与所述风机主轴本体(311)传动连接；
3.根据权利要求1所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述第二多轴变速系统(413)的一端与副发电机本体(414)的副发电机主轴(4141)相连接；
4.根据权利要求1所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述二氧化碳主动消防系统(110)包括中压二氧化碳储罐(111)、叶片消防主控阀门(112)、表冷式散冷器(113)、叶片中压二氧化碳消防管线(114)、第一二氧化碳主动消防喷嘴(1151)以及二氧化碳交通接口(116)；
5.根据权利要求1所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述二氧化碳主动消防系统(110)还包括第二二氧化碳主动消防喷嘴(1152)，所述第二二氧化碳主动消防喷嘴(1152)内置于所述机头(3)内，所述第二二氧化碳主动消防喷嘴(1152)与所述储气室(510)相连通，所述第二二氧化碳主动消防喷嘴(1152)适于对所述机头(3)内部进行消防灭火和吸热降温。
6.根据权利要求1所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述机头(3)内还设置有中压二氧化碳补给器(320)，所述中压二氧化碳补给器(320)适于向所述二氧化碳主动消防系统(110)补给中压二氧化碳。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述储气室(510)内低压二氧化碳的运行压力为p，p满足1mpa≤p≤3mpa。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机还包括整流罩(2)，所述整流罩(2)内设置有二氧化碳补充接口(210)，所述二氧化碳补充接口(210)与所述二氧化碳主动消防系统(110)相连通。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于二氧化碳储能及消防的本体储能型风机，其特征在于，所述第一塔筒段(4)包括第一筒体(401)，所述第一筒体(401)沿高度方向分层设置；所述第一筒体(40...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔺新星，代慧涛，钟声远，苏文，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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