CN210622983U - 海上风电与海水储能协同发电系统 - Google Patents

海上风电与海水储能协同发电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了海上风电与海水储能协同发电系统，海上风电与海水储能协同发电系统，它包括风力发电机，所述风力发电机通过海缆路由与用于泵水和发电的水泵水轮机相连，所述水泵水轮机设置在抽蓄水腔体的内部，所述抽蓄水腔体设置在海水内部，所述抽蓄水腔体的外壁上安装有主进水管，所述主进水管与设置在抽蓄水腔体内部的引水管相连，所述引水管与水泵水轮机相连。高效存储风力发电装置可解决风电场弃风问题，可参与地区电网调频、调峰、电网需求响应等功能，平滑风电出力。通过储能电站的建设，将有效改善风电出力波动性，优化当地电网系统结构，提高电网的可靠性、稳定性和技术先进性，大大提高电网的核心竞争力。

Description

海上风电与海水储能协同发电系统
技术领域
本实用新型是涉及一种海上风电发电储能系统，具体地说是涉及一种基于海上风电抽海水储能协同发电系统。
背景技术
随着海上风电的快速发展，深远海海上风电开发是大势所趋。一般深远海风电场装机容量大、离岸距离远，大规模海上风电消纳一直是个难题，原因有以下两点：一是与海上风电出力特性有关。对于单一海上风电场，当出力达到装机容量的85%后，其出力概率密度曲线会显著抬升；对于区域内多个海上风电场，总出力占总装机容量35%～80%之间的概率较高，而由于风电机组反调峰特性，海上风电出现强烈反调峰的程度和概率将强于陆上风电，对于系统负荷峰谷差较大的地区，海上风电的接入将加大系统的调峰难度以及局部电网潮流的多样性，增加电网调度难度。此外，海上风电出力的季特性为冬季比夏季高，而系统负荷的季特性一般为夏季高、冬季低，冬季的海上风电消纳难度高于夏季，因此冬季如何消纳海上风电是一大难题。二是与当地电网规划、当地负荷有关。海上风电场是沿海岸线呈带状分散分布，各海上风电场一般以220kV电压等级按就近原则直接接入当地电网。
当相邻多个风电场相对比较集中且规模大于1000MW及以上时，通常需在相应区域配套建设500kV升压站，将该区域电力联合送出。海上风电基地装机规模较大，对当地电网的电源结构影响较大，因此需将海上风电基地纳入电网总体规划，根据海上风电场建设条件和市场消纳能力进行规划、有序开发，同时及时调整其他电源结构布局和规划，当电网规划配套不足、当地电网负荷不足时，都会直接影响海上风电的消纳。因此，需要电网中配套建设一定数量的抽蓄电站。
实用新型内容
为解决以上技术问题，本实用新型的目的是克服海上风电发电间歇性和限电问题，提供了一种基于海上风电抽海水储能协同发电系统。高效存储风力发电装置可解决风电场弃风问题，可参与地区电网调频、调峰、电网需求响应等功能，平滑风电出力。通过储能电站的建设，将有效改善风电出力波动性，优化当地电网系统结构，提高电网的可靠性、稳定性和技术先进性，大大提高电网的核心竞争力。
为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：海上风电与海水储能协同发电系统，它包括风力发电机，所述风力发电机通过海缆路由与用于泵水和发电的水泵水轮机相连，所述水泵水轮机设置在抽蓄水腔体的内部，所述抽蓄水腔体设置在海水内部，所述抽蓄水腔体的外壁上安装有主进水管，所述主进水管与设置在抽蓄水腔体内部的引水管相连，所述引水管与水泵水轮机相连。
所述风力发电的杆塔固定安装在海底的岩石安装基础上。
所述抽蓄水腔体采用球形钢混腔体；所述水泵水轮机采用抽水蓄能发电机组。
所述风力发电机通过输电线与变压器相连，所述变压器与市电电网相连。
所述引水管上安装有主控阀门。
所述抽蓄水腔体通过支撑锚固系统锚固在深海沟中。
本实用新型有如下有益效果：
通过采用本实用新型的海上风电与抽海水储能协同发电系统在海上风电限电时将多余的电量用于驱动水泵水轮机抽出抽蓄水腔体内的海水；在需要发电时打开主控阀门海水灌入抽蓄水腔体驱动水泵水轮机发电；水泵水轮机可以根据风电场的容量负荷配置，最终实现海上风电调峰错峰稳定并网。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型整体结构示意图。
图中：岩石安装基础1、输电线2、变压器3、杆塔4、风力发电5、海缆路由6、主进水管7、主控阀门8、引水管9、水泵水轮机10、抽蓄水腔体11、支撑锚固系统12。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
参见图1，海上风电与海水储能协同发电系统，它包括风力发电机5，所述风力发电机5通过海缆路由6与用于泵水和发电的水泵水轮机10相连，所述水泵水轮机10设置在抽蓄水腔体11的内部，所述抽蓄水腔体11设置在海水内部，所述抽蓄水腔体11的外壁上安装有主进水管7，所述主进水管7与设置在抽蓄水腔体11内部的引水管9相连，所述引水管9与水泵水轮机10相连。通过上述的协同发电系统，可解决风电场弃风问题，可参与地区电网调频、调峰、电网需求响应等功能，平滑风电出力。通过储能电站的建设，将有效改善风电出力波动性，优化当地电网系统结构，提高电网的可靠性、稳定性和技术先进性，大大提高电网的核心竞争力。在具体工作过程中，当分力发电量有冗余的情况下，通过风力发电机5将风力发的驱动水泵水轮机10，进而通过水泵水轮机10将抽蓄水腔体11内部的水抽出，待用电需求增加时，再次将海水从主进水管7以及引水管9引入到抽蓄水腔体11，并驱动水泵水轮机10进行发电，并将电能输送到电网。
进一步的，所述风力发电5的杆塔4固定安装在海底的岩石安装基础1上。通过上述的岩石安装基础，能够对风力发电5的杆塔4进行有效的固定和安装，进而保证了安装固定的稳定性。
进一步的，所述抽蓄水腔体11采用球形钢混腔体；所述水泵水轮机10采用抽水蓄能发电机组。通过上述的抽蓄水腔体11能够用于形成海底海水发电的腔体，当风电有冗余的情况下，通过风电驱动水泵水轮机10，将抽蓄水腔体11内部的海水抽出，待用电量需求较高时，通过主进水管7和引水管9再次将海水引入到抽蓄水腔体11，进而驱动水泵水轮机10工作，进而实现发电作业。
进一步的，所述风力发电机5通过输电线2与变压器3相连，所述变压器3与市电电网相连。通过上述的连接结构，能够将风力发电机5发出的电通过变压器3升压之后连接到市电电网，进而方便方便市民使用。
进一步的，所述引水管9上安装有主控阀门8。通过上述的主控阀门8能够控制海水进入抽蓄水腔体11，同时也能够配合水泵水轮机10将其内部的海水排出，以便于下次进行引水发电。
优选的，所述主控阀门8采用远程控制阀门，进而能够通过远程自动控制的方式实现其开启和关闭。
进一步的，所述抽蓄水腔体11通过支撑锚固系统12锚固在深海沟中。通过上述的支撑锚固系统12能够将抽蓄水腔体11锚系固定在深海沟中，进而能够有效的防止其震动、滑移。
本实用新型的使用过程如下：
首先，通过上述结构的发电系统，能够用于海上风电的调峰使用，针对海上风电的特性，当风力发电有冗余的情况下，将风电用于驱动水泵水轮机10风力发电机5将风力发的驱动水泵水轮机10，进而通过水泵水轮机10将抽蓄水腔体11内部的水抽出，待用电需求增加时，再次将海水从主进水管7以及引水管9引入到抽蓄水腔体11，并驱动水泵水轮机10进行发电，并将电能输送到电网。

Claims (6)

1.海上风电与海水储能协同发电系统，其特征在于：它包括风力发电机（5），所述风力发电机（5）通过海缆路由（6）与用于泵水和发电的水泵水轮机（10）相连，所述水泵水轮机（10）设置在抽蓄水腔体（11）的内部，所述抽蓄水腔体（11）设置在海水内部，所述抽蓄水腔体（11）的外壁上安装有主进水管（7），所述主进水管（7）与设置在抽蓄水腔体（11）内部的引水管（9）相连，所述引水管（9）与水泵水轮机（10）相连。
2.根据权利要求1所述海上风电与海水储能协同发电系统，其特征在于：所述风力发电（5）的杆塔（4）固定安装在海底的岩石安装基础（1）上。
3.根据权利要求1所述海上风电与海水储能协同发电系统，其特征在于：所述抽蓄水腔体（11）采用球形钢混腔体；所述水泵水轮机（10）采用抽水蓄能发电机组。
4.根据权利要求1所述海上风电与海水储能协同发电系统，其特征在于：所述风力发电机（5）通过输电线（2）与变压器（3）相连，所述变压器（3）与市电电网相连。
5.根据权利要求1所述海上风电与海水储能协同发电系统，其特征在于：所述引水管（9）上安装有主控阀门（8）。
6.根据权利要求1或3所述海上风电与海水储能协同发电系统，其特征在于：所述抽蓄水腔体（11）通过支撑锚固系统（12）锚固在深海沟中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116733665A (zh) * 2022-03-03 2023-09-12 上海勘测设计研究院有限公司 一种集海中蓄能和海上风电于一体的储能发电装置

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