CN203892116U - 风电场风电机组新的发电运行系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种风电场风电机组新的发电运行系统，其特征在于：它包括由具有一定安装间隔距离的10-30台风力发电机构成的风电场，该风电场中的风力发电机分别通过其供电电缆连接到压力蒸发容器内的电加热器上，该压力蒸发容器下半部注入除盐水，该压力蒸发容器与电加热器构成蒸汽发生器；该压力蒸发容器通过安装有蒸汽阀的蒸汽管路连接到汽轮机，该汽轮机与同步发电机、励磁机相联，该同步发电机通过并网断路器和变压器并入电网。它有效地提高了并网电能质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及风力发电系统技术领域，特别是一种风电场风电机组新的发电运行系统。
背景技术
近几年我国的风力发电有了极大的发展，到2012年风电已经成为我国的第三大电源。风电是可再生、清洁的能源，所以国家大力支持发展风电。
风力发电尽管是可再生无污染的清洁电源，但它也有自身不可忽视的缺点。由于风的随机变化大，造成间歇性的波动，因此风电并网以后就会出现电压偏差，电压变动，闪电和谐波等影响电能质量问题，因而对电网的稳定性产生影响(见叶杭冶《风力发电系统设计运行与维护》)。所以，有报导称“有的电网已到安全运行的极限”，再则风电在运行中全靠风力来输送电能，人力难以对其进行调控。因此已到夜间电网用电进入低谷时，风力发电机组只能无奈地选择弃风。
由此可见，目前我国风电存在着两大问题：一是并网电能质量问题，二是弃风问题。
另外，请参阅图1，现有的风力发电机组中的风力发电机主要包括安装有叶片G的机舱H，该机舱H通过安装在主轴承F上的主轴E连接齿轮箱D的输入端，该齿轮箱D的输出端通过高速轴C连接到安装有滑环碳刷B的异步发电机A上。再请结合图1参阅图2，该异步发电机A的电力输出电缆连接电网L，该输出电缆上还需要配置转子侧变流器I、网侧变流器J和断路器K等部件。上述现有技术中的发电机也存在如下问题：
1、由于风速推动叶片G的转速很低，一般设计的额定转速应为30转/分左右，而异步发电机A的转速要求在1000转/分左右-1500转/分左右，所以需要它们之间设置齿轮箱D。该齿轮箱D即升速机，但是其具有故障率较高影响发电机的发电效率，以及噪音较大、容易扰民的问题。
2、滑环碳刷B是很容易磨损的部件，也具有故障率较高影响发电机的发电效率的问题。
3、风力发电机发的电直接并入电网L就需要价格昂贵的转子侧变流器I、网侧变流器J，而这些部件主要依赖进口，价格高且具有一定故障发生频率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种风电场风电机组新的发电运行系统，它主要解决上述现有技术所存在的技术问题，它有效地提高了并网电能质量，利用原有系统的故障检修时间来多发电，增加了经济效益。
为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：
一种风电场风电机组新的发电运行系统，其特征在于：它包括由具有一定安装间隔距离的10-30台风力发电机构成的风电场，该风电场中的风力发电机分别通过其供电电缆连接到压力蒸发容器内的电加热器上，该压力蒸发容器下半部注入除盐水，该压力蒸发容器与电加热器构成蒸汽发生器；该压力蒸发容器通过安装有蒸汽阀的蒸汽管路连接到汽轮机，该汽轮机与同步发电机、励磁机相联，该同步发电机通过并网断路器和变压器并入电网。
所述的风电场风电机组新的发电运行系统，其特征在于：该汽轮机的尾汽出口通过管路连接冷凝器，该冷凝器一方面连接循环冷却水泵，另一方面还通过具有蒸发器给水泵的管路连接到压力蒸发容器内。
所述的风电场风电机组新的发电运行系统，其特征在于：该风力发电机包括具有叶片的叶轮，该叶轮通过安装在主轴承上的主轴连接永磁同步发电机，该永磁同步发电机通过安装有低压开关的供电电缆连接到蒸汽发生器的电加热器上。
本实用新型的有益功效在于：
1、消除了因风速随机变化大的影响，提高了并网电能质量。
2、简化了风机机构，去除了容易出现故障的一些部件，降低了系统的故障率，充分利用原有系统必有的故障检修时间来多发电。
附图说明
图1是现有的风力发电机的结构示意图。
图2是现有的风力发电机并入电网的连接结构示意图。
图3是本实用新型系统的结构示意图。
图4是本实用新型系统中风力发电机的结构示意图。
图5是本实用新型系统中风力发电机与蒸汽发生器的连接结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，它是本实用新型一种风电场风电机组新的发电运行系统的结构示意图。它包括由具有一定安装间隔距离的10-30台风力发电机1构成的风力发电机组，该风力发电机组中的风力发电机1分别通过其供电电缆2连接到压力蒸发容器内的电加热器4上，该压力蒸发容器下半部注入除盐水7(上方为加热除盐水后形成的蒸汽5)，该压力蒸发容器与电加热器4构成蒸汽发生器6；该压力蒸发容器通过安装有蒸汽阀8的蒸汽管路9连接到汽轮机10，该汽轮机10与同步发电机11、励磁机12相联，该同步发电机11通过并网断路器14和变压器13并入电网15。该汽轮机10的尾汽出口通过管路连接到冷凝器16，该冷凝器16一方面连接循环冷却水泵17，另一方面还通过具有蒸发器给水泵18的管路连接到压力蒸发容器6内。
本实用新型系统的提出改变风力电机组的现有传统运行模式，即不用风力发电机组直接并网的输出模式。而是让随机变化大的风电先进行一次能量转换然后再把电能输到电网上。使用时，把风力发电机1发出来的电接到电加热器4上，而这电加热器4是装在一只压力蒸发容器上的，压力蒸发容器的下半部注有除盐水7，电加热器4就把这些除盐水7煮沸变成蒸汽5聚集在压力蒸发容器的上半部(可称它为蒸汽发生器)。这些具有一定压力的蒸汽可通过安装有蒸汽阀8的蒸汽管路9送入汽轮机10，使其转动与汽轮机10相联的同步发电机11(还有励磁机12)就发出电能，通过并网断路器14和变压器13，这从同步发电机11发出来的电能就可并网15送出去。
通过上述系统，就可以解决现有系统并网电能质量问题。
再请参阅图4、5，本实用新型系统采用了一种独创的风力发电机1。它包括具有叶片102的叶轮101，该叶轮101通过安装在主轴承103上的主轴104连接永磁同步发电机105，该永磁同步发电机105通过安装有低压开关3的供电电缆2连接到蒸汽发生器6的电加热器4上。与图1、2中的结构相比，本实用新型使用时由于不计较风速大小，因此节省了齿轮箱D(即升速机)、滑环碳刷B，由于不计较并网时电压和频率大小，因此节省了转子侧变流器I、网侧变流器J。因此就风力发电机而言，无论是结构复杂度还是成本均大大降低，而且故障率也大大降低。
通过上述结构，我们可以分析出本实用新型是如何能克服风速的随机变化因素，提高并网电能质量的。
由于本实用新型系统具有一定安装间隔距离的10-30台风力发电机1构成的风电场。因此，10-30台风力发电机1分别连接的10-30电加热器同时对压力容器中的除盐水加热煮沸产生蒸汽，显然10-30台风力发电机1在同一时间内单个所经受风速不可能都一样大小，发电大小也不一样，但是，将10-30台风力发电机1在同一时间内所发的电都“混”在一起了，其变化的幅度就会很小，反应到电加热器4上发出的热量也会比较稳定，产生的蒸汽量比较平稳，使得汽轮机10发出的电力也就比较平稳，并入电网中的电能也稳定多了。实际上就和火电厂或水力发电站发出来的电能的质量一样好，上面提到的风电机组直接并网的各种毛病也都没有了，当然也没有低电压穿越的问题了。
通过上述结构，我们可以分析出本实用新型与现有风电系统相比具有以下增加发电的增长点：
1、由于本实用新型系统使用时，风电机组可以不计电压大小、频率大小，只要风力发电机1的叶轮101转动发电机就有电力输出。传统的系统在风速4-5m/s以下时可能要脱网让风电机空转，而本实用新型系统则可以全部回收这部分能量。在5m/s以内的这段风速也可以充分利用。
2、由于采用了本实用新型系统，风电机组全年在低速情况下与风轮一运转，再则又取消了故障频率很高的齿轮箱和滑环与碳刷，所以风电机组运行时很少发生故障，这就延长了风电机组的运转时间，也就多发了电。
3、让风电机在风速超过额定风速时，超电压运转一段时间，可使超10％额定电流运行。运转时间的长与短取决于发电机的温升。发电机的绝缘应该是允许超10％额定电压的。我们可以采取强制通风手段，使发电机在10％过流状况下长时间运转而温升始终在允许温升以下。
4、风电机组并网后，由于电网的短暂故障或由于风速的随机变化，使正在并网运行的风电机脱网。而本实用新型系统消除了这些因素的影响，可多发电量。特别是可以采用蒸汽压力储能来收集能量，解决了风电机组所发的电力无法消纳的问题。
以上四方面的多发电提高风电场风电机组发电效率可以完全补偿因采用汽轮机发电而造成的发电效率损失。
综上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。
Claims (3)
1.一种风电场风电机组新的发电运行系统，其特征在于：它包括由具有一定安装间隔距离的10-30台风力发电机构成的风电场，该风电场中的风力发电机分别通过其供电电缆连接到压力蒸发容器内的电加热器上，该压力蒸发容器下半部注入除盐水，该压力蒸发容器与电加热器构成蒸汽发生器；该压力蒸发容器通过安装有蒸汽阀的蒸汽管路连接到汽轮机，该汽轮机与同步发电机、励磁机相联，该同步发电机通过并网断路器和变压器并入电网。
2.根据权利要求1所述的风电场风电机组新的发电运行系统，其特征在于：该汽轮机的尾汽出口通过管路连接冷凝器，该冷凝器一方面连接循环冷却水泵，另一方面还通过具有蒸发器给水泵的管路连接到压力蒸发容器内。
3.根据权利要求1或2所述的风电场风电机组新的发电运行系统，其特征在于：该风力发电机包括具有叶片的叶轮，该叶轮通过安装在主轴承上的主轴连接永磁同步发电机，该永磁同步发电机通过安装有低压开关的供电电缆连接到蒸汽发生器的电加热器上。
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|---|---|---|---|---|
| CN106121919A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-16 | 王晓岚 | 一种通过蓄能稳定输出的发电工艺 |
| CN106677990A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-05-17 | 思安新能源股份有限公司 | 光热发电系统 |
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