CN204061053U - 一种风力储能水电系统 - Google Patents
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Abstract
一种风力储能水电系统，属于风力发电技术领域。包括靠近海域设置的竖井Ⅰ、竖井Ⅱ及安装于竖井Ⅰ底部的水轮发电机组和安装在竖井Ⅱ底部的泵组，通过管道将海水注入竖井Ⅰ从而驱动水轮发电机发电，再通过风力机驱动竖井Ⅱ中的泵组将竖井Ⅱ中的水抽到地面。尾水通过尾水管汇集至竖井Ⅱ储存，在竖井Ⅱ底部的泵组与外界风力机组连接，通过风力机组驱动其运行。本实用新型通过设置竖井Ⅰ，使海水在竖井Ⅰ底部和顶部产生重力落差，利用风能将低处的水抽到高处储备势能，再利用水力进行发电。本实用新型适合近海区域，对仅用于抽水的风力机组技术要求更低、成本也比较低。本实用新型既可以用来连续发电，也可以在用电少时储能，用电高峰时调峰使用。
Description
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，特别是涉及一种风力储能水电系统。
背景技术
水能是一种可再生的洁净能源，水电机组启动快、易调节、发电成本低效率高，但缺点是水电项目选址要求多（气候、地形等），电力易受季节气候影响，建厂周期长、工程大，甚至需要筑坝移民，对河流生态和其它水利事业也有影响。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种风力储能水电系统，其选址要求低、不易受季节和气候影响，工程规模相对较小。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种风力储能水电系统，包括靠近海域设置的竖井Ⅰ、竖井Ⅱ及安装于竖井Ⅰ底部的水轮发电机组和安装在竖井Ⅱ底部的泵组，通过管道连接海水和水轮机进水口，海水通过管道及流道进入水轮机驱动发电机发电，尾水通过尾水管汇集至竖井Ⅱ储存，在竖井Ⅱ底部的泵组与外界风力机组连接，通过外界风力机组驱动竖井Ⅱ中的泵组将竖井Ⅱ中的水抽到地面。
进一步地，所述竖井Ⅱ的底面低于竖井Ⅰ的底面。
进一步地，所述竖井Ⅱ的底面低于竖井Ⅰ的底面至少15米。
进一步地，所述竖井Ⅰ顶部和底部的落差至少为50米。
本发明的有益效果为：
本发明通过设置竖井Ⅰ，使海水在竖井Ⅰ底部和顶部产生重力落差，利用风能将低处的水抽到高处储备势能，再利用水力进行发电，该系统适合近海区域，因为近海区域水资源丰富、稳定，工程选址容易，不需要筑坝移民等工程，而且近海风资源较丰富。相对于需要通过精确的大型电力设备调频的并网型风力机组，这种仅用于抽水的风力机组技术要求更低、成本也比较低。本发明既可以用来连续发电，也可以在用电少时储能，用电高峰时调峰使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明水面布置示意图。
图中：1. 竖井Ⅰ，2.竖井Ⅱ，3. 管道，4.进水口，5.主机房，6.发电机，7.流道，8.水轮机，9.尾水管，10.泵组，11.海域，12.海岸线，13. 风力机组，14.集控箱，15.升压站。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明作进一步详述。
实施例：如图1所示，本发明包括靠近海域设置的竖井Ⅰ1、竖井Ⅱ2及安装于竖井Ⅰ1底部的水轮发电机组和安装在竖井Ⅱ2底部的泵组10，通过管道3连接海域11和水轮机8的进水口4，引入海水，海水通过管道3及流道7进入水轮机8驱动主机房5内的发电机6发电，尾水通过尾水管9汇集至竖井Ⅱ2储存，在竖井Ⅱ2底部的泵组10与外界风力机组连接，通过外界风力机组驱动竖井Ⅱ2中的泵组10将竖井Ⅱ2中的水抽到地面。
对于兆瓦级电站，所述竖井Ⅱ2的底面低于竖井Ⅰ1的底面至少15米。所述竖井Ⅰ1顶部和底部的落差至少为50米。
如图2，风力发电机组、水轮发电机主机房和储能井靠近海边建造，便于利用近海丰富的风资源和水资源。风况、风机的工况、储能井水位以及水轮发电机工况通过现有技术的工业PLC自动控制系统完全自主控制，满足这些参数之间的平衡关系。控制系统可以分为三个部分，风力机抽水部分、水轮机发电部分、整个系统控制部分。
其中风力机抽水部分、水轮机发电部分均为现有技术。
根据自然界的风速、风向，风力机按照常规风力发电机组抽水控制部分将控制风机运行进行发电并驱动泵组抽水，当、竖井Ⅱ2中的水位信号保持在适合水轮发电机投入的最低值和最高值之间时，水轮机发电控制部分将控制水轮发电机处于工作状态。整个系统的控制部分将控制系统运行在连续发电状态或储能状态。
本发明的工作状态：
1.平时泵组将储能井的水抽到地表，用电高峰期水轮机工作在发电状态，泵组视风况及水位信息自动投入工作。通过人对该地区用电情况启停发电机组，整个系统处于间歇运行状态。发电机组和泵组的运行，采用现有技术，根据竖井Ⅱ的水位由PLC按照事先设定的程序自动控制启停。
2.风力机控制系统根据风况自动运行，水轮发电机组根据储能井水位决定投入量，保持风力机抽水功率与水轮机发电功率只差在一定范围，采用现有技术，使整个系统处于连续运行状态。基本原理如下，通过监测系统（传感器）将竖井2水位信息输入控制器，只要当竖井2的水位保持低于某一数值时（x1），水轮发电机则保持发电，高于这一数值（x1）时暂停发电。而风机驱动的泵组只要竖井2水位保持高于某一值（x2）则进行抽水工作，低于这一数值时则暂停抽水。x 1＞x 2，x1-x2=△x 为水轮机发电工作水位区间，x1、x2均以竖井2底部为参考0点。
集控室14和升压站15为现有结构，集控室14为整个系统的控制室，及控制风力机抽水状态还控制水轮发电机发电状态。升压站15为所有水轮发电机出口电力汇聚后升压并网设备。
Claims (4)
1.一种风力储能水电系统，其特征在于：包括靠近海域设置的竖井Ⅰ、竖井Ⅱ及安装于竖井Ⅰ底部的水轮发电机组和安装在竖井Ⅱ底部的泵组，通过管道连接海水和水轮机进水口，海水通过管道及流道进入水轮机驱动发电机发电，尾水通过尾水管汇集至竖井Ⅱ储存，在竖井Ⅱ底部的泵组与外界风力机组连接，通过外界风力机组驱动竖井Ⅱ中的泵组将竖井Ⅱ中的水抽到地面。
2.根据权利要求1所述风力储能水电系统，其特征在于：所述竖井Ⅱ的底面低于竖井Ⅰ的底面。
3.根据权利要求2所述风力储能水电系统，其特征在于：所述竖井Ⅱ的底面低于竖井Ⅰ的底面至少15米。
4.根据权利要求1所述风力储能水电系统，其特征在于：所述竖井Ⅰ顶部和底部的落差至少为50米。
Priority Applications (1)
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| CN201420557715.2U CN204061053U (zh) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | 一种风力储能水电系统 |
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| CN (1) | CN204061053U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021101399A1 (en) | 2019-11-20 | 2021-05-27 | Garduș Rareș Alexandru | Combined gravitational - hydraulic electric energy storage system |
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2014
- 2014-09-26 CN CN201420557715.2U patent/CN204061053U/zh not_active Expired - Fee Related
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| US11739726B2 (en) | 2019-11-20 | 2023-08-29 | Rareş-Alexandru G{hacek over (a)}rduş | Combined gravitational-hydraulic electric energy storage system |
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