基于蒸汽储能的风力发电系统技术方案

一种基于蒸汽储能的风力发电系统，包括：风力发电机组；电热装置，通过变压器和电导线与风力发电机组电连接；电热蒸汽发生器，进一步包括下限水位传感器、上限水位传感器，以及具有压力传感器的压力控制单元，并与电热装置电连接，且通过输水管道与供水装置接通；蒸汽储能罐，通过信号开关与汽轮机连接，并通过设置控制开关的蒸汽管道与电热蒸汽发生器连接；电网，分别与风力发电机组和汽轮机的电力输出端电连接。本实用新型专利技术通过增加了蒸汽储能罐，使得所述风电在电力系统的调度中更加可控，解决了风的不稳定性与随机性，增加的蒸汽储能很好的解决了风电的反调峰特性，以及当电网故障时，通过蒸汽发电可提高并解决风力发电的低电压穿越能力。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
基于蒸汽储能的风力发电系统
本技术涉及电力设备系统，尤其涉及一种基于蒸汽储能的风力发电系统。
技术介绍
21世纪以来，我国的风电发展迅速，风电装机容量不断增速，直到2009底我国风电累计吊装容量达到2580万千瓦，仅次于美国，列居世界第二位。2012年6月，我国并网风电高达5258万千瓦,超过美国，成为世界第一风电大国。业内人士认为，我国风电用5年多时间走过了发达国家15年的发展历程，大电网运行风电的能力进入世界领先水平，为我国抢占新能源战略产业发展先机、应对全球气候变化等作出了突出贡献。与此同时，一些风电发展快的地方及地区风电并网问题日益严重，因电煤告急等原因，华东、华南多个省份出现“电荒”，造成拉闸限电。而在距北京数百公里的内蒙古各大风电场，大量的风力发电机却停止运转。风电场由于限制出力而弃风的现象频频发生。所谓“弃风”，是指在风电发展初期，风机处于正常情况下，由于当地电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配和风电不稳定等自身特点导致的部分风电场风机暂停的现象。在风电厂的建设与规划中并无充分考虑到此情况。风能的利用不同于其它常规能源，由于它出力的随机性等特点，在风电达到一定程度后，使得电力系统在调度方面很难做到不弃风；另一个原因是风电具有反调峰特性，也使得不得不弃风。故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本技术一种基于蒸汽储能的风力发电系统。
技术实现思路
本技术是针对现有技术中，传统的风力发电系统容易发生“弃风”等缺陷提供一种基于蒸汽储能的风力发电系统。为实现本技术之目的，本技术提供一种基于蒸汽储能的风力发电系统，所述基于蒸汽储能的风力发电系统包括:风力发电机组，所述风力发电机组进一步包括独立设置的风力机；电热装置，所述电热装置通过所述变压器和设置在所述电线杆上的电导线与所述风力发电机组电连接；电热蒸汽发生器，所述电热蒸汽发生器进一步包括设置在所述电热蒸汽发生器内的下限水位传感器、上限水位传感器，以及具有压力传感器的压力控制单元，所述电热蒸汽发生器并与所述电热装置电连接，且通过输水管道与所述供水装置接通；蒸汽储能罐，所述蒸汽储能罐通过所述信号开关与独立设置的所述汽轮机连接，并通过设置控制开关的蒸汽管道与所述电热蒸汽发生器连接；电网，所述电网分别与所述风力发电机组和所述汽轮机的电力输出端电连接。可选地，所述风力机通过所述叶片捕获风能，并将所述风能转换为作用在所述发电机转子上的机械能，将吸收的叶片转矩转换为作用在所述发电机转子上的机械转矩。可选地，当通过所述输水管道进入所述电热蒸汽发生器内的水之液位高于所述下限水位传感器所探测的下限液位时，所述电热装置启动，开始加热。可选地，当通过所述输水管道进入所述电热蒸汽发生器内的水之液位达到所述上限水位传感器所探测的上限液位时，所述供水装置停止供水。可选地，当所述压力传感器探测到所述蒸汽压力达到0.4MPa时，所述压力控制单元启动，并断开所述电热装置，以停止加热。可选地，当所述压力传感器探测到所述蒸汽压力低至0.3MPa时，所述电热装置启动，并继续加热。可选地，当所述电热发生器内水之液位低于所述下限液位时，所述电热装置停止加热。可选地，当所述蒸汽压高于0.4MPa时，安全阀开启。综上所述，本技术通过增加了蒸汽储能罐，使得所述风电在电力系统的调度中更加可控，在一定的程度上解决了风的不稳定性与随机性，增加的蒸汽储能很好的解决了风电的反调峰特性，例如当用户或负载处于低负荷的情况下，可以依旧通过风力发电机继续运行使其开始进行制热，通过蒸汽储能灌进行存储。而当负载处于峰值时，则可以通过蒸汽储能灌进行发电。当电网中出现故障时，通过蒸汽发电可以有效的提高并解决风力发电的低电压穿越能力。【附图说明】图1所示为本技术基于蒸汽储能的风力发电系统的结构框架图；图2所示为所述风能利用率系数Cp的函数曲线；图3所示为风力发电厂的风速曲线图。【具体实施方式】为详细说明本技术创造的
技术实现思路
、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。请参阅图1，图1所示为本技术基于蒸汽储能的风力发电系统的结构框架图。所述基于蒸汽储能的风力发电系统I包括:风力发电机组10，所述风力发电机组10进一步包括独立设置的风力机101，所述风力机101通过叶片102捕获风能，并将所述风能转换为作用在所述风力机转子(未图示)上的机械能，将所述吸收的叶片转矩转换为作用在所述风力机转子上的机械转矩；电热装置11，所述电热装置11通过所述变压器12和设置在所述电线杆13上的电导线131与所述风力发电机组10电连接；电热蒸汽发生器14，所述电热蒸汽发生器14进一步包括设置在所述电热蒸汽发生器14内的下限水位传感器141、上限水位传感器142，以及具有压力传感器的压力控制单元(未图示)，所述电热蒸汽发生器14并与所述电热装置11电连接，且通过输水管道143与所述供水装置144接通；蒸汽储能罐15，所述蒸汽储能罐15通过所述信号开关151与独立设置的所述汽轮机16连接，并通过设置控制开关152的蒸汽管道153与所述电热蒸汽发生器14连接；电网17，所述电网17分别与所述风力发电机组10和所述汽轮机16的电力输出端电连接。请继续参阅图1，详述本技术基于蒸汽储能的风力发电系统I的工作原理。为了便于简单、直观的进行阐述，在本实施方式中忽略传输中的能量损失。在新建风力发电厂时，根据现场的风速资料，计算出风力机101的启动风速至停机风速为止全年的各级风速的累积小时数；然后根据风速、小时数规划设计风力机101的数量。在本技术中，风能利用系数(功率系数)Cp是指单位时间内，风力机101所获得的能量与风能之比。Cp是评定风力机101气动特性优劣的重要参数，其定义式为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于蒸汽储能的风力发电系统，其特征在于，所述基于蒸汽储能的风力发电系统包括：?风力发电机组，所述风力发电机组进一步包括独立设置的风力机；?电热装置，所述电热装置通过变压器和设置在电线杆上的电导线与所述风力发电机组电连接；?电热蒸汽发生器，所述电热蒸汽发生器进一步包括设置在所述电热蒸汽发生器内的下限水位传感器、上限水位传感器，以及具有压力传感器的压力控制单元，所述电热蒸汽发生器与所述电热装置电连接，且通过输水管道与供水装置接通；?蒸汽储能罐，所述蒸汽储能罐通过信号开关与独立设置的汽轮机连接，并通过设置控制开关的蒸汽管道与所述电热蒸汽发生器连接；?电网，所述电网分别与所述风力发电机组和所述汽轮机的电力输出端电连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于蒸汽储能的风力发电系统，其特征在于，所述基于蒸汽储能的风力发电系统包括: 风力发电机组，所述风力发电机组进一步包括独立设置的风力机； 电热装置，所述电热装置通过变压器和设置在电线杆上的电导线与所述风力发电机组电连接； 电热蒸汽发生器，所述电热蒸汽发生器进一步包括设置在所述电热蒸汽发生器内的下限水位传...

【专利技术属性】
技术研发人员：高叶军，连志刚，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：实用新型
国别省市：