CN115559856A - 一种风能水力一体化并联发电系统 - Google Patents

一种风能水力一体化并联发电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115559856A
CN115559856A CN202211161880.1A CN202211161880A CN115559856A CN 115559856 A CN115559856 A CN 115559856A CN 202211161880 A CN202211161880 A CN 202211161880A CN 115559856 A CN115559856 A CN 115559856A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
water
power generation
motor
generation system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202211161880.1A
Other languages
English (en)
Inventor
王伟
王昱淋
王昕�
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huanghuai University
Original Assignee
Huanghuai University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huanghuai University filed Critical Huanghuai University
Priority to CN202211161880.1A priority Critical patent/CN115559856A/zh
Publication of CN115559856A publication Critical patent/CN115559856A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
    • F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B9/00—Water-power plants; Layout, construction or equipment, methods of, or apparatus for, making same
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/06—Stations or aggregates of water-storage type, e.g. comprising a turbine and a pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B15/00—Controlling
    • F03B15/02—Controlling by varying liquid flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种风能水力一体化并联发电系统，包括风力发电系统、电气控制器、电网、电机、水轮泵和水力发电池，所述的风力发电系统把电力输送至电机内，采用以上结构后，本发明具有如下优点：本发明专利根据电网需求，利用风力发电系统发电或者结合上游水池消耗水利势能发电，实现利用风能、水力协调配合的发电系统，当风力发电功率大于电网需求时，电机作为负载消耗电力做功，将下游水池的水抽到高位上游水池。反之，电机通过水轮机，通过上游水池消耗水利势能发电，补偿风力功率不足问题，可对发电功率进行调控，减少对电网的冲击，还利用水轮机把下游水池的水抽到高位上游水池内，进行能量的转换，进行蓄能。

Description

一种风能水力一体化并联发电系统
技术领域
本发明涉及发电技术领域，具体是指一种风能水力一体化并联发电系统。
背景技术
现有的风力发电技术是通过机械或液压传动，将峰时风能转化为重力势能，当风力不能满足发电需求时，再将重力势能转化为电能，再将电能通过电气控制器转换之后输送给电网，
风力发电是利用新能源的一种重要手段。但是，风力发电存在功率不稳定，波动性太大，不能按照电网需求实时输出相应功率，在行业内也被称为“垃圾电”。但是当电网充盈，不需要电力的时候，该方式无法存储电力，同时该方式存在蓄能容量有限、系统结构复杂等缺陷。其缺陷主要有：1、发电功率不可控；2、调控能力差；3、对电网冲击大；4、不可蓄能。
发明内容
本发明要解决上述技术问题，提供一种集发电与蓄能一体化，按照电网实时需求，利用风能、水力协调配合的发电系统。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种风能水力一体化并联发电系统，包括风力发电系统、电气控制器、电网、电机、水轮泵和水力发电池；
其中，所述的风力发电系统把电力输送至电机内，所述的电机通过电气控制器把电的功率、电压与频率转换成和电网一致并输送至电网；
其中，所述的水力发电池包括上游水池和下游水池，所述的水轮泵分别与上游水池和下游水池通过管道连接，所述的水轮泵连接电机；
其中，所述的电机为发电电动一体机，所述的水轮泵为双向水轮泵。
优选地，所述的电机可选用永磁电机。
优选地，所述的管道上均设有水流控制阀。
优选地，所述的上游水池位于下游水池的上方形成高度差。
优选地，所述的风力发电系统的实时发电功率为Pv，且风力发电系统的最大发电功率为Pm，所述的水轮泵利用水力发电池的功率为Pc，其Pc的数值是正的时候为发电，当Pc的数值是负的时候为蓄能，所述的水轮泵蓄能的最大功率为Px，所述的电网需求功率为Pn；
其中，Pn＜Pv时，所述的电机为电动机，带动水轮泵抽下游水池的水输送至上游水池内进行蓄能，其功率Pc＝Pv-Pn；
其中，Pn＞Pv时，所述的电机为发电机，利用下游水池的水力势能流向水轮泵对电机进行做功发电，其功率Pc＝Pn-Pv；
其中，Pn＞Pm时，所述的电机为发电机，利用下游水池的水力势能流向水轮泵对电机进行做功发电，其功率Pc＝Pn-Pm；
其中，最大的发电功率，Pn＝Pm+Px。
采用以上结构后，本发明具有如下优点：
本发明专利通过电网需求，利用风力发电系统发电或者结合上游水池消耗水利势能发电，实现利用风能、水力协调配合的发电系统，当风力发电功率大于电网需求时，电机作为负载消耗电力做功，将下游水池的水抽到高位上游水池。反之，电机通过水轮机，通过上游水池消耗水利势能发电，补偿风力功率不足问题，可对发电功率进行调控，减少对电网的冲击，还利用水轮机把下游水池的水抽到高位上游水池内，进行能量的转换，进行蓄能。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的主视图。
如图所示：1、风力发电系统；2、电气控制器；3、电网；4、电机；5、水轮泵；6、上游水池；7、下游水池。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合全文对本发明做进一步的详细说明。
结合附图1，一种风能水力一体化并联发电系统，包括风力发电系统1、电气控制器2、电网3、电机4、水轮泵5和水力发电池，
其中，所述的风力发电系统1把电力输送至电机4内，所述的电机4通过电气控制器2把电的功率、电压与频率转换成和电网3一致并输送至电网3；
其中，所述的水力发电池包括上游水池6和下游水池7，所述的水轮泵5分别与上游水池6和下游水池7通过管道连接，所述的水轮泵5连接电机4，在具体实施的时候，当电机4当做发电机使用的时候，水轮泵5受力工作可带动电机4发电；当电机4当做电动机使用的时候，电机4可以带动水轮泵5工作，水轮泵5和电机4可以连接变速器，使得水轮泵5和电机4通过变速器转换成一样的转动频率。
其中，所述的电机4为发电电动一体机，所述的水轮泵5为双向水轮泵，双向水轮泵分别与上游水池6和下游水池7通过管道连接，当电机4当做发电机使用的时候，上游水池6的水通过管道流入水轮泵5，再让通过管道流入下游水池7内，让水轮泵5工作，带动发电机发电；当电机4当做电动机使用的时候，电机4带动水轮泵5把下游水池7内的水通过管道输送至上游水池6内。
所述的电机4可选用永磁电机。
永磁电机既可以作为电动机使用，也可以作为发电机使用。例如新能源汽车最常用的永磁电机就是发电电动一体机，可以驱动车轮也可以发电。新能源汽车所装配的永磁电机的工作原理:永磁电机就是既可以驱动车辆也可以发电的，装在发动机上的BSG电机也是可逆的。定子线圈输入三相电压以后产生一个旋转磁场，在同级排斥的作用下永磁转子被动旋转，这时候就作为电动机使用，当永磁转子在外界力量的作用下旋转时，定子的三相项圈内就会感应出电流，这时候就变身为发电机。
转子同样是永磁式，转子与发动机曲轴连接，发动机启动后转子产生一个旋转磁场，定子线圈则会感应出电流，是典型的永磁发电机。但是在线圈上加上一个驱动电压后，转子在磁场的相互作用下就会旋转起来。只需要增加一个无刷控制器就可以让这台发电机自动转起来，从而实现了电启动发动机的目的，省掉传统的启动系统。原理简单巧妙，
成本低，无机械接触磨损寿命更长。
所述的管道上均设有水流控制阀。
所述的上游水池6位于下游水池7的上方形成高度差。
所述的风力发电系统1的实时发电功率为Pv，且风力发电系统1的最大发电功率为Pm，Pm与风力发电系统1的设备有关；所述的水轮泵5利用水力发电池的功率为Pc，其Pc的数值是正的时候为发电，当Pc的数值是负的时候为蓄能，所述的水轮泵5蓄能的最大功率为Px，Px与电机4的型号有关，所述的电网3需求功率为Pn；
其中，Pn＜Pv时，所述的电机4为电动机，带动水轮泵5抽下游水池7的水输送至上游水池6内进行蓄能，其功率Pc＝Pv-Pn；
其中，Pn＞Pv时，所述的电机4为发电机，利用下游水池7的水力势能流向水轮泵5对电机4进行做工发电，其功率Pc＝Pn-Pv；
其中，Pn＞Pm时，所述的电机4为发电机，利用下游水池7的水力势能流向水轮泵5对电机4进行做工发电，其功率Pc＝Pn-Pm；
其中，最大的发电功率，Pn＝Pm+Px；
最大蓄能功率为Px，当Pv＝0时。
控制的核心是根据电网3需求的电力，结合Pv实施功率，调整控制功率Pc。
总需能量与上游水池6和下游水池7的容量和水位差成正比。
实施例一：
一种风能水力一体化并联发电系统，包括风力发电系统1、电气控制器2、电网3、电机4、水轮泵5、上游水池6和下游水池7；
所述的风力发电系统1的实时发电功率为Pv，所述的水轮泵5利用水力发电池的功率为Pc，其Pc的数值是正的时候为发电，当Pc的数值是负的时候为蓄能，所述的电网3需求功率为Pn；
其中，Pn＜Pv时，所述的电机4为电动机，带动水轮泵5抽下游水池7的水输送至上游水池6内进行蓄能，其功率Pc＝Pv-Pn；
当电网3需求的电力小于风力发电系统1的实时发电功率的时候，及不需要风力发电系统1发电的时候，这时候，风力发电系统1因为风力一直发电，电机4为电动机，带动水轮泵5抽下游水池7的水输送至上游水池6内进行蓄能，水轮泵5抽下游水池7的水输送至上游水池6内进行蓄能的功率为Pc＝Pv-Pn。
实施例二：
一种风能水力一体化并联发电系统，包括风力发电系统1、电气控制器2、电网3、电机4、水轮泵5、上游水池6和下游水池7；
所述的风力发电系统1的实时发电功率为Pv，所述的水轮泵5利用水力发电池的功率为Pc，其Pc的数值是正的时候为发电，当Pc的数值是负的时候为蓄能，所述的电网3需求功率为Pn；
其中，Pn＞Pv时，所述的电机4为发电机，利用下游水池7的水力势能流向水轮泵5对电机4进行做工发电，其功率Pc＝Pn-Pv；
当电网3需求的电力大于风力发电系统1的实时发电功率的时候，及需要风力发电系统1发电同时也需要水利进行补充发电，这时候，电机4为发电机，风力发电系统1发电输送至电机4，同时利用下游水池7的水力势能流向水轮泵5对电机4进行做工发电，实现风力和水利的一起发电，然后通过电气控制器2把电的功率、电压与频率转换成和电网3一致并输送至电网3，水轮泵5利用水力发电池的功率为Pc＝Pn-Pv；
实施例三：
一种风能水力一体化并联发电系统，包括风力发电系统1、电气控制器2、电网3、电机4、水轮泵5、上游水池6和下游水池7；
所述的风力发电系统1的最大发电功率为Pm，Pm与风力发电系统1的设备有关；
所述的水轮泵5利用水力发电池的功率为Pc，其Pc的数值是正的时候为发电，所述的电网3需求功率为Pn；
其中，Pn＞Pm时，所述的电机4为发电机，利用下游水池7的水力势能流向水轮泵5对电机4进行做工发电，其功率Pc＝Pn-Pm；
当电网3需求的电力大于风力发电系统1的最大发电功率的时候，及需要风力发电系统1发电的同时也需要水利进行补充发电，这时候，电机4为发电机，风力发电系统1发电输送至电机4，同时利用下游水池7的水力势能流向水轮泵5对电机4进行做工发电，实现风力和水利的一起发电，然后通过电气控制器2把电的功率、电压与频率转换成和电网3一致并输送至电网3，水轮泵5利用水力发电池的功率为Pc＝Pn-Pm；
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，全文中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种风能水力一体化并联发电系统，其特征在于，包括风力发电系统(1)、电气控制器(2)、电网(3)、电机(4)、水轮泵(5)和水力发电池；
其中，所述的风力发电系统(1)把电力输送至电机(4)内，所述的电机(4)通过电气控制器(2)把电的功率、电压与频率转换成和电网(3)一致并输送至电网(3)；
其中，所述的水力发电池包括上游水池(6)和下游水池(7)，所述的水轮泵(5)分别与上游水池(6)和下游水池(7)通过管道连接，所述的水轮泵(5)连接电机(4)；
其中，所述的电机(4)为发电电动一体机，所述的水轮泵(5)为双向水轮泵。
2.根据权利要求1所述的一种风能水力一体化并联发电系统，其特征在于：所述的电机(4)可选用永磁电机。
3.根据权利要求1所述的一种风能水力一体化并联发电系统，其特征在于：所述的管道上均设有水流控制阀。
4.根据权利要求1所述的一种风能水力一体化并联发电系统，其特征在于：所述的上游水池(6)位于下游水池(7)的上方形成高度差。
5.根据权利要求1所述的一种风能水力一体化并联发电系统的控制方法，其特征在于：所述的风力发电系统(1)的实时发电功率为Pv，且风力发电系统(1)的最大发电功率为Pm，所述的水轮泵(5)利用水力发电池的功率为Pc，其Pc的数值是正的时候为发电，当Pc的数值是负的时候为蓄能，所述的水轮泵(5)蓄能的最大功率为Px，所述的电网(3)需求功率为Pn；
其中，Pn＜Pv时，所述的电机(4)为电动机，带动水轮泵(5)抽下游水池(7)的水输送至上游水池(6)内进行蓄能，其功率Pc＝Pv-Pn；
其中，Pn＞Pv时，所述的电机(4)为发电机，利用下游水池(7)的水力势能流向水轮泵(5)对电机(4)进行做功发电，其功率Pc＝Pn-Pv；
其中，Pn＞Pm时，所述的电机(4)为发电机，利用下游水池(7)的水力势能流向水轮泵(5)对电机(4)进行做功发电，其功率Pc＝Pn-Pm；
其中，最大的发电功率，Pn＝Pm+Px。
CN202211161880.1A 2022-09-23 2022-09-23 一种风能水力一体化并联发电系统 Withdrawn CN115559856A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211161880.1A CN115559856A (zh) 2022-09-23 2022-09-23 一种风能水力一体化并联发电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211161880.1A CN115559856A (zh) 2022-09-23 2022-09-23 一种风能水力一体化并联发电系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115559856A true CN115559856A (zh) 2023-01-03

Family

ID=84740167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211161880.1A Withdrawn CN115559856A (zh) 2022-09-23 2022-09-23 一种风能水力一体化并联发电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115559856A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104092235B (zh) 一种双馈发电机组交、直流并网系统及方法与应用
WO2013060165A1 (zh) 垂直轴风力发电机储能发电系统及方法
US20100186400A1 (en) Method, system and computer program product for producing renewable electrical power
CN102400858B (zh) 一种垂直轴风力发电机储能发电系统及方法
CN102278262A (zh) 正反旋转双叶轮水平轴潮流发电机组
CN110401212A (zh) 一种基于抽水蓄能机组的风光互补发电系统
CN102801281A (zh) 封闭式能量复循环系统及其操作方法
CN212337518U (zh) 一种流体介质可循环回收的重力势能调峰发电装置
CN101615829B (zh) 一种无定子双转子逆向旋转发电机
CN113266529A (zh) 一种将抽水储能和塔筒加阻相结合的风电机组及其工作方法
CN102748195A (zh) 风力水力混合发电装置
CN201255080Y (zh) 50kw风力发电与提水两用系统
CN111441895A (zh) 微型水力余压发电装置
CN115559856A (zh) 一种风能水力一体化并联发电系统
CN203942288U (zh) 一种双馈发电机组交、直流并网系统
WO2010118905A2 (en) Apparatus for injecting current
CN202971059U (zh) 一种液力传动风能发电系统
CN202348585U (zh) 一种垂直轴风力发电机储能发电系统
CN114725991A (zh) 一种可直接并网运行的同步风力发电机组
CN101262157B (zh) 一种无定子多层转子发电机
CN109944744B (zh) 海上磁悬浮垂直轴风力海水淡化系统
CN113852318A (zh) 新能源发电直驱系统
CN209908661U (zh) 一种无储能设备的永磁直驱风力发电机变桨系统
CN201255081Y (zh) 一种5kw风力发电与提水两用系统装置
CN104131953B (zh) 基于液压传动与控制的风力发电方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20230103