CN210074788U - 一种高空风能的储能并网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高空风能发电领域，具体公开了一种高空风能的储能并网系统，包括至少一台电动发电一体机，所述电动发电一体机与整流单元连接，所述整流单元通过储能单元与逆变单元连接，且所述逆变单元与电网连接。本实用新型提供了一种适用于发电机设置在地面的高空风能发电的储能并网系统，其结构简单，既能提高高空风能发电的并网的电能质量，提高高空风能发电并网的安全性和稳定性，又无需再在发电机之外再另外设置一个电机，有效精简了高空风能发电系统中地面发电机组的结构，且大大简化了系统的电路的线路布置。

Description

一种高空风能的储能并网系统

技术领域

本实用新型涉及高空风能发电领域，具体涉及一种高空风能的储能并网系统。

背景技术

风能是一种清洁的可再生能源，而高空中蕴藏的风能超过人类社会总需能源的100多倍。高空风能具有风速大、平均能量密度高、地域分布广、稳定性高、常年不断等特点。目前，对高空风能的利用主要是通过在高空中采集风能，将风能转化为机械能，最后将机械能转换为电能或其它形式的能量。现有利用高空风能进行发电的方式主要有两种：一种是将发电机悬置于高空中，如安装有固定涡轮的飞艇、高空风力发电机；另一种是将发电机设置在地面，如高空风筝型发电系统和伞型风力发电系统。

现有技术中，高空风能发电的地面发电机组包括动力卷扬机、容绳卷扬机和下行电机。高空风筝型发电装置和伞型风力发电装置通过缆绳与地面发电机组中的动力卷扬机连接，由高空风筝型发电装置和伞型风力装置上行时通过缆绳带动动力卷扬机转动，将风能转化为电能。对于高空风筝型发电系统/伞型风力发电系统，在实际发电过程中，由于缆绳的长度有限，风筝/做功伞不可能一直处于上升做功状态，因此，高空风筝型发电系统/伞型风力系统在发电过程中，风筝/做功伞是不断地上升、下降的，而当需要收回风筝/做功伞时，目前的技术多是设置一个电机(下行电机)带动动力卷扬机反转将风筝/做功伞拉下来的，如此，大大增加了地面发电机组结构的复杂程度，增加了占用空间，对于地面发电机组的布局和线路布置也增加难度。明显地，高空风筝型发电系统/伞型风力系统的发电过程是一个间歇式的发电过程，而且其不发电时还需要耗费一定的电量。同时，由于风力发电还具有一定的随机性，因此，高空风能发电接入到电网中对于电网的安全性和稳定性会带来较大的隐患。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种适用于发电机设置在地面的高空风能发电的储能并网系统。

本实用新型采取的技术方案是，一种高空风能的储能并网系统，包括至少一台电动发电一体机，所述电动发电一体机与整流单元连接，所述整流单元通过储能单元与逆变单元连接，且所述逆变单元与电网连接。

本实用新型提供了一种适用于发电机设置在地面的高空风能发电的储能并网系统，电动发电一体机发电通过所述整流单元整流成直流电之后，优先输送至储能单元中储存，在保证储能单元的电量充足的前提下将多余的电量输送至逆变单元，经逆变单元逆变后输送至电网中。本方案通过设置储能单元，一方面使得高空风能所发的电能能够稳定接入电网，防止由于系统发电功率变化过大而影响电网的安全性和稳定性；另一方面更重要的是，当电动发电一体机由发电状态转换成用电状态时，可以由电网或者储能单元提供的电能。尤其是当电网断电的情况下，储能单元能够保证提供电能驱动动发电一体机将风筝/做功伞收回，如此也能够增加系统的安全性。储能单元可通过逆变后向电网提供电能，也可以直接经过逆变后向电动发电一体机供电。

本方案结构简单，既能提高高空风能发电的并网的电能质量，提高高空风能发电并网的安全性和稳定性，又无需再在发电机之外再另外设置一个电机，有效精简了高空风能发电系统中地面发电机组的结构，且大大简化了系统的电路的线路布置。

作为一种优选的方案，所述逆变单元为带变频功能的逆变单元，既能将直流电转换为交流电逆变并网，也可以通过控制电流电压来控制所述电动发电一体机的工作状态。

作为一种优选的方案，所述储能并网系统还包括动力卷扬机、容绳卷扬机以及缆绳，所述动力卷扬机与所述电动发电一体机连接；所述缆绳一端连接有风筝/做功伞，另一端在所述动力卷扬机的卷筒上绕卷若干圈后，收卷于所述容绳卷扬机中；所述缆绳带动所述动力卷扬机的卷筒转动，从而带动所述电动发电一体机发电。

本方案中，电动发电一体机与动力卷扬机连接，当风筝/做功伞上升做功时，缆绳带动动力卷扬机的卷筒转动，动力卷扬机带动电动发电一体机发电，其发电的电能通过双向AC/DC逆变单元输送至直流母线上；当风筝/做功伞需要收回时，电动发电一体机通过双向AC/DC逆变单元从直流母线上获取电能驱动动力卷扬机反转，卷绕缆绳将风筝/做功伞拉下收回。

作为一种优选的方案，所述整流单元连接有至少两台所述电动发电一体机。

作为一种优选的方案，所述储能单元采用储能电池。优选地，所述储能电池为可深度充放电且能快速切换充放电过程的储能电池。选用可深度充放电、并可快速切换充放电过程的储能电池，补充了高空风能的随机性、不稳定性以及需要向电动发电一体机供电的特性，能有效应对电网的极端恶劣情况。

作为一种优选的方案，所述逆变单元和所述电网之间还设有低压开关。在实际应用中可以是低压柜装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种适用于发电机设置在地面的高空风能发电的储能并网系统，其结构简单，既能提高高空风能发电的并网的电能质量，提高高空风能发电并网的安全性和稳定性，又无需再在发电机之外再另外设置一个电机，有效精简了高空风能发电系统中地面发电机组的结构，且大大简化了系统的电路的线路布置。

附图说明

图1为实施例中高空风能的储能并网系统的结构示意图。

附图标记：1.电动发电一体机；2.整流单元；3.储能单元；4.逆变单元；5.电网；6.低压开关。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种高空风能储能并网系统，包括电动发电一体机1，电动发电一体机1与整流单元2连接，整流单元2通过储能单元3与逆变单元4连接，且所述逆变单元4与电网5连接。逆变单元4与电网5之间还设有低压开关6。

其中，逆变单元4为带变频功能的逆变单元，其既能将直流电转换为交流电逆变并网，也可以通过控制电流电压来控制所述电动发电一体机的工作状态。在实际应用可以采用阳光电源的全功率风能变流器，还可以采用其他类型能够实现上述功能的逆变单元。

在本实施例中，电动发电一体机1采用的是湘潭电机XE128-1000，电压等级690V，在实际应用中也可以采用其他能够达到相同或相似效果的电机型号。

其中，本实施例还包括动力卷扬机、容绳卷扬机以及缆绳，动力卷扬机与电动发电一体机1连接；缆绳一端连接有风筝/做功伞，另一端在动力卷扬机的卷筒上绕卷若干圈后，收卷于容绳卷扬机中。当风筝/做功伞上升做功时，缆绳带动动力卷扬机的卷筒转动，动力卷扬机带动电动发电一体机1发电，其发电的电能通过整流单元2整流成直流电之后，优先输送至储能单元3中储存，在保证储能单元3的电量充足的前提下将多余的电量输送至逆变单元4，经逆变单元逆变后输送至电网5中；当风筝/做功伞需要收回时，电动发电一体机1通过电网5或者储能单元3获取电能以驱动动力卷扬机反转，卷绕缆绳将风筝/做功伞拉下收回。

在图1中示出的是一个整流单元2只与一台电动发电一体机1连接，在实际应用中，可以是每个整流单元2与多台电动发电一体机1连接。

在本实施例中，储能单元3采用为可深度充放电且能快速切换充放电过程的储能电池。选用可深度充放电、并可快速切换充放电过程的储能电池，补充了高空风能的随机性、不稳定性以及需要向电动发电一体机供电的特性，能有效应对电网的极端恶劣情况。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高空风能的储能并网系统，其特征在于，包括至少一台电动发电一体机，所述电动发电一体机与整流单元连接，所述整流单元通过储能单元与逆变单元连接，且所述逆变单元与电网连接；

还包括动力卷扬机、容绳卷扬机以及缆绳，所述动力卷扬机与所述电动发电一体机连接；所述缆绳一端连接有风筝/做功伞，另一端在所述动力卷扬机的卷筒上绕卷若干圈后，收卷于所述容绳卷扬机中；所述缆绳带动所述动力卷扬机的卷筒转动，从而带动所述电动发电一体机发电。

2.根据权利要求1所述的高空风能的储能并网系统，其特征在于，所述逆变单元为带变频功能的逆变单元。

3.根据权利要求1或2所述的高空风能的储能并网系统，其特征在于，所述整流单元连接有至少两台所述电动发电一体机。

4.根据权利要求1所述的高空风能的储能并网系统，其特征在于，所述储能单元为储能电池。

5.根据权利要求4所述的高空风能的储能并网系统，其特征在于，所述储能电池为可深度充放电且能快速切换充放电过程的储能电池。

6.根据权利要求1所述的高空风能的储能并网系统，其特征在于，所述逆变单元和所述电网之间还设有低压开关。

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