CN202326018U - 基于风能-水能转换的稳定发电系统 - Google Patents

基于风能-水能转换的稳定发电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种基于风能-水能转换的稳定发电系统，包括风力发电系统，其特征在于：风力发电系统的一端接入电网，另一端连接水泵装置，水泵装置的进水管伸入河流中，水泵装置的出水管伸入水库，水库中的水驱动水力涡轮机进行发电。本实用新型的优点：（1）将过量的风能转化为水势（位）能，利用水力发电，将二者结合起来，充分发挥风电和水电自身的优势，从而解决了在利用风能的过程中受到电网容量限制的问题。（2）通过调节变频器的频率来控制双馈电机的转子频率，进而调节其最大输出功率与风机最大输出功率重合，那么就可以使得风力机的输出功率达到最大，实现最大风能捕获。（3）缓解我国的能源短缺及用水问题。

Description

基于风能-水能转换的稳定发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种基于风能-水能转换的稳定发电系统，该系统尤其适用于风能资源丰富且具有水力发电系统的地区。
背景技术
风能是一种能量密度低、稳定性较差的能源，风速风向的随机性变化降低了风电系统的发电量，甚至会对接入电网产生影响，使风电在电网中的比例受限。目前，丹麦及德国风电容量电网中比重可以做到30％以上，而我国电网比较薄弱，风电局部电网中比重一般控制12％以下，可仍然一些区出现电网崩溃事故，风电比重超过整个电力10％，需要进一步考虑储能问题解决途径。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能够利用“过剩”风能的发电系统。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种基于风能-水能转换的稳定发电系统，包括风力发电系统，其特征在于：风力发电系统的一端接入电网，另一端连接水泵装置，水泵装置的进水管伸入河流中，水泵装置的出水管伸入水库，水库中的水驱动水力涡轮机进行发电。
优选地，所述风力发电系统包括转叶，转叶与齿轮箱相连，齿轮箱驱动双馈电机，双馈电机直接接入电网，或通过变频器接入电网，或通过调节器再通过变频器接入电网。
优选地，所述水泵装置为串联的多级水泵。
本实用新型的优点：（1）将过量的风能转化为水势（位）能，利用水力发电，将二者结合起来，充分发挥风电和水电自身的优势，从而解决了在利用风能的过程中受到电网容量限制的问题。（2）通过调节变频器的频率来控制双馈电机的转子频率，进而调节其最大输出功率与风机最大输出功率重合，那么就可以使得风力机的输出功率达到最大，实现最大风能捕获。（3）缓解我国的能源短缺及用水问题。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种基于风能-水能转换的稳定发电系统示意图；
图2为风力发电系统示意图。
具体实施方式
为使本实用新型更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1所示，本实用新型提供的一种基于风能-水能转换的稳定发电系统，包括风力发电系统，风力发电系统的一端接入电网，另一端连接多级串联的水泵。由于风力发电受到电网容量限制，过量的风能驱动水泵，多级串联的水泵的进水管伸入河流中，多级串联的水泵的出水管伸入水库，将河流中的水泵到水库中，从而将过量的风能转化为水的势能储存起来。水库中的水驱动水力涡轮机进行发电，从而将水的势能转化为电能。
其中，如图2所示，风力发电系统包括转叶1，转叶1与齿轮箱2相连，齿轮箱2驱动双馈电机3，双馈电机3直接接入电网6，或通过变频器4接入电网6，或通过调节器5再通过变频器4接入电网6。通过改变变频器4的频率来使双馈电机3最大输出功率与风机最大输出功率重合，实现最大功率跟踪。
本实用新型是用风力发电系统接受风力驱动来发电，其中一部分风电能直接并入当地主电网中供用户使用。而超出电网承载能力不能直接并入当地主电网的风电则接通水泵，驱动水泵打水到水库之中储存和利用。在这个过程中，就将风电能转化为水势（位）能，最后再通过水力发电机组将水势能转化成电能输出。相较于风电，水电的稳定性、抗干扰性都有很大的提高，可以直接并入当地主电网。这一过程中，很好地解决了“过剩”风能的利用问题。因此，本实用新型利用了水电的稳定性、抗干扰性、可以直接并入当地主电网的特点，解决 “过剩”风能的利用问题
在本实用新型所采用的技术方案中：（1）在每个风速下，风力机都有一个最大的功率输出值（对应最大风能利用系数Cpmax），把每个风速下最大功率点连起来，如果风力机一直工作在最大功率点上，那么风力机就实现了最大风能捕获。由于稳定时，风力机的输出功率与负载功率相等，达到平衡。那么，只要调节负载的功率跟踪该风速下风力机的最大输出功率，那么就可以使得风力机的输出功率达到最大，实现最大风能捕获。（2）采用双馈电机3，可以解决风力机转速不可调，机组效率低等问题。同时，由于双馈电机3对无功功率、有功功率均可调，对电网可起到稳压、稳频的作用，提高了发电质量。与同步机交一直一交系统相比，它还具有变频装置容量小（一般为发电机额定容量的10％～20％左右）、重量轻的优点。（3）水泵进水管与河流相连通，水泵出水管与水库相连。该系统在水泵进水管为常压水管，水泵出水管为高压水管，由于水泵的扬程有限，故通过多级水泵进行串联。（4）通过改变变频器的频率来使双馈电机3最大输出功率与风机最大输出功率重合，实现最大功率跟踪。

Claims (3)

1.一种基于风能-水能转换的稳定发电系统，包括风力发电系统，其特征在于：风力发电系统的一端接入电网（6），另一端连接水泵装置，水泵装置的进水管伸入河流中，水泵装置的出水管伸入水库，水库中的水驱动水力涡轮机进行发电。
2.如权利要求1所述的一种基于风能-水能转换的稳定发电系统，其特征在于：所述风力发电系统包括转叶（1），转叶（1）与齿轮箱（2）相连，齿轮箱（2）驱动双馈电机（3），双馈电机（3）直接接入电网（6），或通过变频器（4）接入电网（6），或通过调节器（5）再通过变频器（4）接入电网（6）。
3.如权利要求1所述的一种基于风能-水能转换的稳定发电系统，其特征在于：所述水泵装置为串联的多级水泵。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104033321A (zh) * 2014-07-01 2014-09-10 卢柯勇 一种用风力发电设备改进的水力发电装置
CN108869180A (zh) * 2018-06-28 2018-11-23 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 水力蓄能式风力发电系统

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