CN101334221A - 巨能风力热泵与热电厂联产系统 - Google Patents

Abstract

一种巨能风力热泵与热电厂联产系统，其是基于两者联产过程可形成的独特优势效益依存关系的科学发现而提出，即通过风力热泵参与热电厂余热吸收与转换加热发电的过程形成双向需求效益，从而也使热电厂废弃排放的巨大热能变为宝贵资源，并可通过对热电厂产生的高、低温冷却水的交替储备方式达到另类方式的风能储备目的；还可利用热电厂的高效发电设备、电力输配送线路与运行调控能力实现风电开发与输送方式由“电网联产”到“电厂联产”的根本性转变，形成了风能资源的全新、广泛、巨大、便捷、廉价的发展途径。其巨能风力热泵是由多形态巨能风力(发电)机组与热泵压缩机或电热装置配合构成，巨能风力热泵机组还可多方面应用。

Description

巨能风力热泵与热电厂联产系统

技术领域

本发明涉及一种风能资源的全新发展方式与广泛、巨大、便捷、廉价的利用途径，尤其是通过巨能风力热泵机组参与热电厂余热吸收与转换加热发电的过程方式实现。

背景技术

(一)巨能风力发电机组介绍

最新发明专利【多形态巨能风力发电机组】(中国发明专利：200810115146.5)的技术发明，使巨能风电技术取得全面与实质突破，其将彻底改变当前巨能风电发展、建设、应用面临的艰难局面与诸多问题。

巨能风电技术最基础的理论观点是：无论任何形态、结构、规格的风电机组，其实现巨能大功率设计目标的基础条件最终是要取决于在该机组上安装的所有风轮所能形成的总体有效采风面积的多少及其能够转化成为有效旋转推力的大小。因此，通过大量采用众多中小风轮共同形成广泛、高大、密集、高效的采风用风，再通过机械聚能传动的方式将各个分散动力汇集集中输出，同样可以达到巨能大功率设计的目标，况且由该技术路线实现的巨能机组优点多多。

背景技术催生巨能机组

水平轴叶桨迎风旋转式风力发电机组是当今全球风电设备中应用最为广泛、规格型号最为齐全的机型形态，人们最初采用的风轮直径较小，中小型风轮具有选材、制造、运输、安装、应用简单方便，叶片造价便宜方便，叶片种类形态多样，如：三叶型、多叶型、低风速型、高风速型等。中小风轮转速较快或很快，旋转范围与对风转动所占空间较小，但其在单位空间内所能形成的有效采风面积的比值确是很大，叶片的乘风出力转换能力也很强；转头方式灵活，结构简单多样，小力矩的叶片拥有优异的抗击恶劣风力冲击的能力。

然而，随着人们对风电机组大功率需求的推进使风轮叶片的规格逐步加大，并正在向着更大方向加快发展，如：国外大功率单一风轮的直径已达126米以上。但是实践数据与应用结果同时证明，风轮直径规格设计是有一个度的，当其放大到超出一定区域范围限制的情况下，机组整体性能指标就将出现逐渐下降乃至呈现出几何级数加快变差的发展趋势，从而导致企望的巨能目标实现之路越走越艰难、越走越昂贵、越走可持续发展的空间越小，因而只有通过技术路线的变革创新，才能系统、实质、全面地解决难题。

多形态巨能风电技术

多形态巨能风电机组实现单机大功率目标的技术路线是由【聚能】到达【巨能】，因此也可将其称为【聚能风电机组】；其实现形态多样化设计的技术路线是在由【一级聚能结构】到达【三级聚能结构】的流程式演进过程中阶段化实现，即：各阶段的聚集结构均将构成一种机组形态。

多形态巨能风电机组是由众多个分散设置的中小风轮共同构成，其采用的独特传动结构可使各个分散风轮在任何迎风方向及其变化时，均可将方向始终一致的单个风轮出力以相同的方式输出，从而确保了在机组框架固定不动的情况下“由各个中小风轮单独出力与单独旋转对风”基础功能目标的实现，同时也可使“以相同结构实现将分散的动力集中汇集输出”功能目标的实现。

其在动力汇集的过程中，首先形成横向的“一次汇集结构”，而将2-多排“一次汇集结构”纵向排列，再通过纵向传动轴的上下汇集集中即形成了“二次汇集结构”，还有类似演化形成的“三次汇集结构”；在三个汇集阶段形成的三个巨能风力机形态的动力输出轴上，均可直接或间接与1-多个立式或卧式发电机、或是多发电机配合系统连接，从而形成所述的一级、二级、三级巨能风电机组的形态；此外，其还有一二级混合形态巨能机组。

在其一级形态中又包括：将各个风轮均设在传动轴上部的形态和在上下两侧对称式设置的形态(见示意图2)，后者可使风力推力在上下两个风轮之间形成平衡，并可节省1/2齿轮与横向机组框架结构的设置数量，因此在二、三级机组中最多采用。

二级巨能风电机组的形态可构成广泛、高大、宏大的立式平面框架式建设规模及其持续扩展(见示意图1)，而将若干个共同设置的二级巨能机组形态形成“W、L、”等相互依靠辅助支撑建设，可使其共同实现高大的稳定。

一二级混合式巨能风电机组是介乎于一、二级机组中间的立式形态设计，在其上部设置横纵向排列的中小风轮并形成一、二次出力汇集传动，并且将全部动力传递到在地面上设置的发电机上(这又与二次形态相似)；并且通过旋转调控装置的配合使上述系统结构实现围绕圆柱塔架的整体旋转对风。

优势价值全面呈现

【聚能-巨能】的技术路线为风电机组实现大功率目标开拓了广阔的发展道路；而经数次创新完善与优选过程最终形成的上述多种机械聚能结构形态，又为该技术路线的实际高效畅通打开了大门，因此二者是相辅相成的有机整体，其共同呈现至少10个方面的综合比较优势：

①多样化结构形态的实现：这可提供适合不同地况、风况、海陆及不同建设规模下的应用选择，也使风电建设具备了设备选型条件，而通过选型将大幅度促进与优化最佳适用与最佳效益的形成。如：

△一级聚能结构形成的“一字横向巨能风电机组”的一侧设置形态可满足最简单的配合建设安装需求，如：以直线海堤、楼顶为基础的配合固定；其对称设置形态可在草原、平川、海上、山地等地点方便建设拥有众多出力点的“蜈蚣形”风电机组的需求(见示意图2)。

△海上巨能风电最理想的机型是立轴式且拥有广泛宏大框架辅助支撑结构的多风轮机组形态，其可通过纵向传动轴的向下延伸使巨型“多发电机系统”设置在机组的最下部，甚可设在海底的岩石上，从而使其结构更加稳定并且方便安装与维护，还能有利于抵抗台风在高空的冲击，而与多风轮安装需求一同形成的宏大框架又可同时实现稳固支撑，这些均为海上巨能风电建设提供了最佳条件。而二级聚能风电机组即是上述形态(见示意图1)，其同样适合陆地平川建设宏大规模的风电工程采用。

△其混合式巨能风电机组属于立式旋转对风的结构，立点单一，尤其适合在山顶采用。

②多样化实现巨能：一级聚能出力设计不一定就小，二级不一定就特大，可根据用户需求，地理状况，建设规模等通过安装风轮的规格、数量、密度、类型等相关影响因素进行调整，而其多样化形态可立体化(结构形态满足×能力拓展满足)相互促进。

③形态与能力宏大拓展：其一级巨能风电机组的横向设计长度就可轻松达数百米、上千米，二级巨能机组的纵向设计高度可达上百米、数百米，这均是单一风轮形态机组难于想象与无法实现的。巨能风电机组的能力水平已经不是现有类型机组长期徘徊在1兆瓦还是2兆瓦的概念空间内；在一个一、二级巨能机组上可方便地汇集数十、成百、上千个中小风轮形成共同出力，因此其可轻松达到“数兆瓦、十数兆瓦、数十兆瓦”的单机出力能力设计水平，并可满足任何合理的建设规模与巨能设计。

④启动风力大幅度降低：风机启动风力值的大小决定其可利用自然风能时间的长短与形成效益的高低。巨能机组上的各个风轮出力均将汇集，因此这也彻底改变了人们对启动风力的评价概念与测算方式。如：安装的某1个风轮启动风力为1公斤时所需风力强度为2级风力时，那么共同拥有1000个风轮的巨能机组共同启动1吨发电机旋转推力所需的启动风力即为2级风力，因此巨能风电机组同样适合在中低风力资源的地区广泛推广，尤其是采用在其上均安装多叶、宽叶叶片的低速型风轮设计。

⑤价值化运行调控：价值化运行调控还是一个全新的概念，即：通过与风力变化的适应性调控过程，实现机组获得价值的最大化。具体描述是：其通常不是上来就采用转桨、偏转泻风的调控方式，而是通过多发电机系统的设置及其方便实现多机合并与分离的控制方式实现机组启动减载、运行调速与电力调频；即：通过减少发电机工作数量的方式可大幅降低对启动风力的要求水平，从而实现超低风力强度下投入工作；通过逐步增加发电机设置数量的方式则可在强大风力情况下大幅度调增发电能力，当然其最后也可配合简单的风轮偏转操作装置躲避恶劣风力的破坏性冲击。此外，风电机组只有实现超级巨能化规模设计才有必要、才有价值安装多发电机配合系统；而其庞大的多发电机系统也只有非高空设置，或是非随风轮一同旋转式设置才能安装建设，因此价值化运行调控功能只有巨能风电机组所独有。

⑥实现低成本制造、运输、建设：相关形成因素有：1.巨能风电机组绝大多数多数传动系统是由简单可靠的中小齿轮配合实现，而中小风轮的旋转速度很快，因此其无需复杂结构的高传动比齿轮箱配置，可在各汇集传动中同时完成传动比的设计；2.因为超级巨大叶片的制造、运输、安装困难费用问题将会越来越显著；而中小风轮叶片可消除持续增大的该方面高昂成本；3.巨能机组宏大塔架可实现分散组合化制造、运输与建设。

⑦抗击恶劣风力能力强大：其上安装的中小风轮叶片力矩不大，具有天然的抗击恶劣风力的能力；并且中小风轮叶片可使相同总体迎风面积的部件总体重量大幅度降低；而其广泛的框架式形态更加稳固。

⑧故障形成因素大幅减少：造成当前大功率机组故障频发，或耐用性降低的主要原因是，单风轮大功率机组的结构、规格与形态导致其部件材料的品质性能已经接近或达到承载能力的极限，形态再大故障再多；因此巨能机组减少故障发生的方式是：1.其部件的组成设置方式使众多局部结构的承载力大幅度降低；2.没有结构复杂的高传动比齿轮配合需求；3.中小时片力矩小，使风力对巨型叶片造成的高力矩冲击振动破坏性大幅度降低；4.各个风轮对风旋转过程无需携带电线电缆，消除的扭动性破坏故障方式；5.超级巨能设计使之对于控制系统部件的总体需求数量大幅度减少，消减发生几率；6.其调控方式无需设置复杂易损的变桨距调控机构结构；7.大型多发电机系统均设置在地面，方便日常维护保养；8.地面设置可大幅度降低高空设置形成的温度剧烈变化造成的直接破坏性影响。

⑨使风电质量大幅提高：机组发电能力越大，电网对其电能质量的要求越高，造成风电电能不稳定的相关影响因素与巨能机组的全面解决方法是：

1.因为不同空间高度的风力强度是不同的，这对于单一巨大风轮的超长叶片来讲，其在不同高度频繁交替上下旋转变化的采风运行方式造成了根源性不稳定发生，且叶片直径越长影响程度越显著；而设置在巨能风电机组上的各个中小风轮的采风位置均固定在相对较小的空间范围内，因此可根本消除该方面造成的不稳定形成原因；2.巨能风电机组可通过将同一机组上设置的不同排列风轮组叶片位置的交替设计与交替旋转方式更加彻底地消平上述不稳定的起因；3.其叶片交替位置设计与交替位置旋转后形成的汇集动力还可完全消除现有单一超长直径风轮因为粗大塔筒位置阻风产生的“塔筒效应”造成的不稳定影响；4.众多风轮一同迎风将大幅度平衡与消除因自然界风力瞬间或局部变化导致的运行不稳定的发生机会或程度；5.与单一超长叶片比较，中小风轮力矩小出力平衡稳定程度高，众多风轮共同迎风出力形成状态更加稳定；6.其多发电机配合系统可阶梯性快速大幅度地实现运行速度的调控。因此可说：巨能风电机组可使并网风电电能“高质”的优势，是其继“巨能”之后的第二大突出贡献。

⑩使风电投资效益成倍提高：直观分析该效益的形成因素至少有5个方面：1.如上述⑥⑧所述的制造、建设、维护、耐用等各个因素；此外，巨能风电机组对于许多部件的规格设计、材料品质、加工工艺、加工设备、运输安装设备需求等形成了全新设计与巨大变化，并可使绝大部分部件实现国产化、简单化、减重化(尤其是叶片形成单位迎风面积需要的重量比值)。2.如以一个相同规格能力的中小风轮“在巨能风电机组上设置的成本”与单独塔架安装形式的成本进行比较：前者可用简单的传动齿轮组替代后者的全部齿轮箱与发电机系统成本；前者可用一个统一的整体塔架结构替代后者的各个单个高耸塔架的成本等，而这些如以数百个、上千个的累计计算呢？3.大功率发电机的效率可达93％，而中小发电机只能达到60％左右，通过多发电机系统可通过调控实现价值额外增加；4.巨能机组风轮采风密集，风电场上的风机规建排列设置无需过于层层密集，因此可使综合成本大幅度降低；5.巨能机组可实现广泛高大的宏大建设与采风；而塔架单一风轮机组众多风轮只能在相同水平高度以“接续化”形式采风。因此，如以“单位投资可形成的风轮总体有效采风面积与强度能力的比值评价基点”来进行形成效益的比较，最为保守的评估判断结论是：事半功倍；即：相同投资下效益增加一倍；或相同效益下投资节省一半，并且单机建设的规模越是宏大，能力设计越是巨大，比较优势的形成差异数值也就越明显；如在海上建设该成本效益的差距比值还会更多增加。因为风电场70％左右的建设成本来自于设备；80％的营运损失与支出原自于故障停机与经常维修，综上所述巨能机组将导致风电价格大幅度下降，将导致风电投资效益大幅度增加。因此可说：“功倍”是其继“巨能”、“高质”之后的第三大突出贡献。

因此，【多形态巨能风力发电机组】和其采用的【多形态巨能风力机】所拥有的上述全面优势性能还可用于“风力热泵”的应用方式上，从而形成【多形态巨能风力热泵机组】技术方案，巨能风力热泵机组在本发明中提出，并且其将在本发明技术应用中发挥主体作用。

此外，最新发明专利技术飘飞风力发电机组(中国发明专利：200810057733.3)形成了[飘浮风电]的全新概念，实现高空广泛风能的开发利用；  飘飞风力发电机组是由1-多个飘飞风力发电机与在地面(海面)上设置的充电器+蓄电瓶+逆变器共同构成，因此构成其系统的绝大多数重力设备是设置在地面或海面，其通过与拉绳合并设置的电线将上空各个发电机形成的电力传输到地面蓄积，其飘飞结构可形成长宽庞大的排列与多种结构和多样化的形态设计，从而形成多重全新、独特、优异的应用功效、建设规模与形成效益的灵活选择；其结构简捷，方便建设、安装与维护；其填补了[塔架风电]八大应用难题，使风电机组的发展高度与建设范围受到极大程度的解放，可方便采集利用到更高天空存在的更大、更广、更稳、更长久的风力，因此其也可与巨能风力发电机组共同参与实现驱动热泵机组工作的能量。

(二)热电厂的供热-冷却需求及其余热情况介绍

从全球范围情况来看，在所有发电方式中，火电(包括：燃煤发电、燃气发电、燃油发电、生物质发电、垃圾发电、沼气发电等)、核电、水电是三大来源方式，其中火电、核电均属热力发电，其是通过直接燃烧燃料或核裂变的方式形成巨大热量，然后通过锅炉与蒸汽发生器形成高压水蒸汽气流推动汽轮机转动发电，因此该过程完成之后将产生长期稳定的、十分巨大的剩余热量的排放。其剩余热量的排放一般通过冷凝器、对汽轮发电机冷却气体的冷却，对润滑油及辅助机械轴承的冷却循环水、锅炉烟气冷却及其净化装置中发散，其热量一般是通过冷却水携带输出，因此，在火力热电厂热能与电能的产生过程中，水起着极大的作用，并且需求量很大，如：一台12MW的机组在夏季每小时需消耗冷却水2350t-3850t，一台100MW的机组每小时耗水量大约在20000t。目前热电厂冷却水中携带的热量通常采用大量直接排放的处理方式，回收利用率很低。

全球范围的热力发电量占有比例占有总体发电能力的90％以上，因此造成巨大数量的热力能量排放与地球温室效应的主要形成因素。

(三)热泵技术介绍

热泵机组的优势工作效应就是由低到高提升温度，其通过少量的热泵系统驱动能量的参与实现大量吸收外界“低温热源”中的热量，并且使之转换成为热泵系统的高温热量或热力共同输出，同时使被吸收的“低温热源”介质温度大幅度降低，因此热泵机组的配合参与恰可同时满足热电厂所需的低温冷却水和发电过程所需的高温加热热量，这为其参与热电厂的工艺流程可发挥双向需求与推动动力。

热泵机组通常所需的驱动热量或能量与可从外界“低温热源”中吸取的热量的比例大致为2∶8或3∶7或4∶6左右，随着技术进步与更加优质的热泵工质的发现，其单级热泵形成的温度提升差距还可继续增加。而且外界的低温热源可提供的热量温度越高、热泵系统工质吸收利用过程所需要的热泵驱动能量的需求量也就越低，吸收转换输出的温度也就越高，因此与利用自然界低温热源(如：吸取自然海水、河水中热量的“水源热泵”，吸取土壤与地下水中热量的“地源热泵”、吸取空气中热量的“气源热泵”)比较，将热电厂高温冷却水作为“低温热源”可提供巨大稳定的中高温度的热量吸取来源，并且可通过多级热泵系统的串联实现“热泵工质”吸收温度与输出温度之间的巨大幅度提升，现在一般情况下多级热泵输出温度可达到120-140摄氏度，因此热泵系统可在热电厂内就地吸收废弃热量与就地转换输出发电热力反复应用，这对于热泵系统的规模化高效运行将发挥十分巨大与独特的效益。

热泵机组的运行驱动方式按工作原理分类主要有：压缩式热泵：其也称为机械压缩式热泵，其目前是用电动机、内燃机、蒸汽轮机、燃气机等驱动热泵压缩机，使热泵工质在系统中循环流动，其是应用最广泛的热泵装置。②吸收式热泵：其目前是用蒸汽、热水、燃烧等任何来源的热量作为驱动力量，使发生器中的工质对(工质+吸收剂)溶液沸腾，生产工质蒸汽，并在热泵中循环流动，实现制热功能。热泵系统的主要应用目标包括：供热、制冷、净水、干燥等不同方面，同一热泵机组可实现供热与制冷的交替转换。

而通过风力机组的形成动力也可实现对“压缩式热泵机组”的驱动；或是通过风电机组的形成电力能量的电热转换，可实现对“吸收式热泵机组”的驱动，但是目前采用的风力(发电)机组不是功率过小，就是成本过高，或是效率过低，或是无法配合安装热泵压缩机，因此难于实现风力热泵的有效结构形成与经济性应用。而上述巨能风力机组与巨能风力发电机组的技术发明，则可使该不可能变为高效实现与规模化应用。

(四)风力热泵与热电厂联产的优势

其实，任何并网传输的风电电能均没有纯粹单独的利用方式，其通常需要与火电或水电等电能在大电网系统内实现联产联动，以实现多方面的互补调控与调配。

目前的风力发电方式均是采用直接利用风力发电机组的风轮出力推动力直接形成发电电流并且同时完成电力输送，但是该过程需要实现对其风轮出力、转速的调控与对输出电力的调频、输送、调配、并网、离网、计量、定价等一系列的复杂工作与多方面的经常性协调，并且需要众多系统调控设备的安装与维护，其成本费用占用相当比例的投资额度与日常运行维护支出，有些电网部门将单独风电看做“麻烦制造者”；而在热电厂中均拥有高效发电设备、电力输配送线路与运行调控能力，因此风电与热电的联产方式与其实现“电网联产”，不如实现“电厂联产”来的容易、来的经济。

对于中国而言，绝大多数热电厂均建设在风力强盛的地区或是距离不是很远的区域，因此用巨能风力热泵机组的形成动力与能量直接参与到热电厂的产生工艺流程过程中，并且使之成为一体化配合联产的设备系统，同时实现热电厂废弃热量的回收利用与转换加热利用将达到意想不到的、成效独特的、优势显著的、效益巨大的、容易实现的产业形成效益与环境友好效益。

发明内容

本发明的目的旨在针对上述巨能风力热泵与热力电厂联产过程可形成的独特优势效益依存关系的科学发现，提出一种以巨能风力热泵机组与热电厂(包括：燃煤发电、燃气发电、燃油发电、生物质发电、垃圾发电、沼气发电、地热发电、核能发电)联产系统的发明技术方案——巨能风力热泵与热电厂联产系统，其之间的相互配合可形成风能利用的全新、便捷、廉价方式与新兴、巨大来源途径，可形成独特巨大的优势效益，可大幅提高热电厂的余热回收利用水平，可大幅度节省热力发电过程中的煤炭与其它燃料的消耗量及其造成的地球温室热量的排放程度，可大幅度提高风力能源的利用水平和其发电总量的占有比例。

本发明巨能风力热泵机组的技术方案是：实现巨能风力热泵机组与热电厂(包括：燃煤发电、燃气发电、燃油发电、生物质发电、垃圾发电、沼气发电、地热发电、核能发电)的联产与共建，其风力热泵有三种主要形成方式或布局形态；

(一)由与多形态巨能风力发电机组中采用的多形态巨能风力机提供动力，并且由其动力输出轴直接带动热泵系统压缩机，从而形成压缩式巨能风力热泵机组的形态(见示意图3)。

(二)由与多形态巨能风力发电机组基本结构相同或相似的巨能风力发电机组发电机形成的电力与远距离设置的热泵系统电热装置一体化配合实现加热方式驱动，从而形成吸收式巨能风力热泵机组的形态(见示意图4)。

(三)由与多形态巨能风力发电机组基本结构相同或相似的巨能风力发电机组的发电机形成的电力与远距离设置的电动机连接形成转换，再由电动机与热泵系统压缩机一体化配合实现机械驱动，从而形成转换压缩式巨能风力热泵机组的形态(见示意图5)。

本发明提出的吸收式巨能风力热泵机组和转换压缩式巨能风力热泵机组在无风时刻或季节还可通过外加辅助热量加热方式或由电网电力驱动的方式运行，或使其形成一体化的可实现交替驱动方式的设计；其还均可辅助增加安装飘飞风力发电机组的形成电力共同驱动。

压缩式巨能风力热泵机组由于只能通过热泵工质在系统中循环流动进行能量的传输或是通过热力管路进行热力的传输，因此其一般用于巨能风力机与热电厂距离较近的配合安装选择；而吸收式巨能风力热泵机组或转换压缩式巨能风力热泵机组将用于近距离配合安装。

而因为吸收式巨能风力热泵机组和转换压缩式巨能风力热泵机组中的巨能风力发电机组与热泵系统电热装置或驱动电动机之间，由于可方便通过单独设置的输电线路进行长距离的连接传输，因此其巨能风力发电机组与热电厂之间的距离可较远，这可方便实现对巨能风电机组安装地点风力情况的广泛优质选择，因此会更多采用。

本发明提出的巨能风力热泵机组与热电厂联产系统的技术方案是：通过上述三种巨能风力热泵机组存在形态的选择与驱动实现巨能风力热泵系统的设置运行，并将风力热泵系统装置的热量吸取与热量或热力输出结构与热电厂发电设备流程中的散热装置与供热系统设备(散热与冷却装置主要包括：冷凝器、冷却循环水系统、锅炉烟气冷却与其净化等装置；供热装置主要包括：热电厂系统加热器、预热器、蒸发器等装置)分布配合安装或在热电厂建设初始即实现一体化共同设计，从而形成由巨能风力热泵系统辅助参与实现的吸收热电厂废弃余热与输出提供热电厂发电流程需求的高热能量的双向效益共同实现的目标。

本发明通过巨能风力热泵机组参与吸收热电厂废弃余热与输出需求高温能量的过程，可使热电厂多增加的输出功率能量＝巨能风电机组的能量+热泵吸收余热能量(见示意图6)；使热电厂总体输出功率能量＝原有应该输出的能量+风电机组的能量+热泵吸收余热的能量(见示意图7)。

此外，在本发明所述的联产热电厂内，还可采用分别单独设置热电厂高、低温度冷却水储水设施的方式，方便低价地实现风能与热能的储能、蓄能、调控的目的，即：当风力减小或消除的时刻与时间阶段，可通过封闭保存若干个高温冷却水、开放预备的低温冷却水储备池的方式运行，等待风力强大时刻再开启用于提供风力热泵的吸取供热之用，这可以最低廉的另类相反的形式实现当前最难解决的风能储备与丰富时刻高效利用的问题，因此从此热电厂的废弃热量将成为热电厂的宝贵热力资源。

本发明提出的三种形态巨能风力热泵机组还能另外用于其它领域的风力热泵供热、制冷、净水、干燥方面采用。

本发明提出的由巨能风力(发电)机组输入巨能风力热泵机组的能量，可通过热泵机组对热电厂加热器、蒸发器的加热过程直接转换成为热电厂的输出能量，因此可使风力发电的形成能量直接转换成为热电厂的发电能量并共同输出，因此可使风能直接利用热电厂的输配电线路输送，这与风力发电电力直接入网传输的方式比较，可使投资、建设、管理、应用方式极大程度的节省与减轻。此外，其与直接并网传输的风力发电形式比较，热泵系统中的巨能风电机组因为只是提供加热所需的加热电流或实现直流或交流电动机的基本运行，因此无需对输出电力进行频率、强度、稳定的严格要求与相关设备投入，因此可使本发明风力利用方式的设备成本与应用成本大幅度降低，从而开拓了风能利用的全新形式与比较效益形成。

超级庞大与广泛分布的多形态风力热泵机组的形成能量完全可满足各种热电厂形成功率的热泵配合需求，巨能风力热泵机组可同时实现大规模就地直接吸收热电厂废弃能量、大规模就地直接输出为热电厂提供需求的能量，从而实现风能开发与热电厂余热利用1+1≥3的优势效果，由于可配合建设的热电厂数量规模十分庞大，因此本发明技术的社会、经济、环境、生态效益也将是十分巨大的。

附图说明

图1是高大立式形态的二级巨能风力发电机组的主视示意图

图2是两侧对称分布设置形态的一级巨能风力发电机组形态的主视示意图

图3是风力机直接驱动压缩机→压缩式巨能风力热泵机组的形成流程图表

图4是发电机→电热装置驱动→吸收式巨能风力热泵机组的形成流程图表

图5是发电机→电动机→压缩机驱动→压缩式巨能风力热泵机组的形成流程图表

图6是巨能风力热泵机组参与火力热电厂后的多增输出功率的形成流程图表

图7是巨能风力热泵机组参与火力热电厂后的总体输出功率的形成流程图表

具体实施方式

压缩式巨能风力热泵机组通过多形态巨能风力机的形成动力，通过传动轴直接带动热泵系统压缩机工作(见示意图3)。

吸收式巨能风力热泵机组通过多形态巨能风力发电机组形成的电力能量(可为直流或交流电力，对电力性能的要求极低)与在远距离热电厂内设置的热泵系统电热驱动装置一体化配合实现热泵驱动(见示意图4)。

转换压缩式巨能风力热泵机组是采用巨能风力发电机组的发电机发电，然后将电力传输到在远距离热电厂内设置的电动机上，然后通过电动机驱动压缩机形成转换压缩式巨能风力热泵机组(示意图5)

巨能风力热泵机组与热电厂联产系统是通过各种巨能风力热泵机组的驱动方式选择实现风力热泵的吸热与供热双向功能的共同稳定实现，并将其与热电厂发电机组的散热与供热系统设备中(散热与冷却装置包括：冷凝器、冷却循环水系统、锅炉烟气冷却与其净化等装置；供热装置包括：热电厂系统加热器、预热器、蒸发器等装置)配合安装，从而实现由巨能风力热泵系统辅助参与实现的“吸收火力热电厂废弃余热与输出高热能量辅助参与或直接参与热电厂各种加热装置运行”的节能减排目标的实现。

此外，巨能风力热泵机组还可单独用于建筑物或其它领域的供热、制冷、净水、干燥。

风力净水：在当前许多海岛、戈壁、草原，生活饮用水长期供应困难，官兵与群众长期饮用苦咸水、污染水的情况大量存在。但是采用膜渗透技术进行海水、苦咸水净化，设备投入资金大，维护费用高，技术要求难，形成效果差，而采用直接蒸发与冷凝的水净化淡化方法就可简单解决，但采用该方法需要大量的、长期稳定的热力供应来源；而利用戈壁、海岛丰富存在的风力资源与海水、地热条件建设风力热泵机组形成稳定热源是理想选择。

风力热泵干燥：各种干燥设备应用广泛，如：海产品的干燥、食品、奶粉、食盐等的干燥，但是采用直接加热干燥的方式能耗巨大，因为其将燃料或电力形成的热量一次性排放，无法回收再用，而采用热泵干燥系统，尤其是在风能丰富地区采用风力热泵干燥系统可形成多方面的巨大效益。

Claims (3)

1、一种巨能风力热泵机组，其特征在于：其有三种主要形成方式或布局形态，(一)由与多形态巨能风力发电机组中采用的多形态巨能风力机提供动力，并且由其动力输出轴直接带动热泵系统压缩机，从而形成压缩式巨能风力热泵机组的形态；(二)由与多形态巨能风力发电机组基本结构相同或相似的巨能风力发电机组发电机形成的电力与远距离设置的热泵系统电热装置一体化配合实现加热方式驱动，从而形成吸收式巨能风力热泵机组的形态；(三)由与多形态巨能风力发电机组基本结构相同或相似的巨能风力发电机组的发电机形成的电力与远距离设置的电动机连接形成转换，再由电动机与热泵系统压缩机一体化配合实现机械驱动，从而形成转换压缩式巨能风力热泵机组的形态；其吸收式巨能风力热泵机组和转换压缩式巨能风力热泵机组在无风时刻或季节还能通过外加辅助热量加热方式或由电网电力驱动的方式运行，或使其形成一体化的可实现交替驱动方式的设计。

2、一种巨能风力热泵机组与热电厂联产系统，其特征在于：其使巨能风力热泵机组与热电厂联产与共建，其通过上述三种巨能风力热泵机组存在形态的选择与驱动实现巨能风力热泵系统的设置与运行，并将风力热泵系统装置的热量吸取与热量或热力输出结构与热电厂发电设备流程中的散热装置与供热系统设备分别分布配合安装，或在初始即实现一体化共同设计；其采用分别单独设置热电厂高、低温度冷却水储水设施的方式实现风能与热能的储能、蓄能、调控；其还均能辅助增加安装飘飞风力发电机组的形成电力共同驱动。

3、一种巨能风力热泵机组，其特征在于：其三种巨能风力热泵形态还能够与其它供热、制冷、净水、干燥用途设备配套应用，形成巨能风力热泵供热、制冷、净水、干燥应用方式。

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