[发明专利]一种风电互补的风能综合利用系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力利用技术领域，尤其涉及一种风电互补的风能综合利用系统，还涉及该系统的控制方法。

背景技术

风能是一种清洁、安全、可再生的绿色能源，利用风能对环境无污染，对生态无破坏，环保效益和生态效益良好，对于人类社会可持续发展具有重要意义。风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式；风力发电即把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能，在能源转化中会有很大的转化损失。以风能作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水、带动高压水泵进行海水淡化等，这种风力发动机的优点是能源利用率高。但由于风力具有随机性和不确定性，因此限制了其应用范围，尤其在一些需要较稳定动力输出的场合更是如此。如专利号为ZL201120033186.2的专利文献公开了一种风电互补驱动海水淡化高压泵的装置，即是直接将风力转化为机械能带动高压水泵进行海水淡化。由于风力的随机性，为了保证海水淡化系统的连续稳定工作，其采用了电力驱动二次加压水泵进行风能补充的方式，但这种结构还不能很好的应对风力的随机性，即不能使电力与风力两者实现速度的合成；专利号为ZL201220391635.5的发明专利，公开了“一种风电互补的动力均衡输出系统”，该发明不论风力和电力两种动力输出轴转速如何，都可以在动力输出机构得到有效的合成速度输出，即当风力机输出轴随机运转时，都可以和电力输出轴的动力按该发明所确定的模式合成输出。并且可以以电力轴的随动来补偿风力轴的变换，从而保证负载的速度输出恒定。当综合以上现有技术，尚存在以下缺陷；一是当风力过大时，传统的方法是采用阻尼装置来消耗多余的风能，这也造成了另一种能源浪费，不能对变化随机而变幅巨大的风力充分利用，二是上述动力均衡输出系统尚不能使风力与电力所产生的力矩得以合成；如果在风能做功的同时将多余的风能转化为便于存储输送的电能，回馈电网，则由此形成的具有稳定动力输出的风能利用系统将会使风能的利用前景更为广阔。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种风电互补的风能综合利用系统。其不仅能使风能得到直接利用，而且还能将多余的风能转化成电力回馈电网。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种风电互补的风能综合利用系统，包括风力机械能转换装置、电力驱动装置、双动力合成装置、动力负载装置及控制系统，其特征在于：

所述双动力合成装置包括第一输入轴、第二输入轴及动力输出轴；

所述风力机械能转换装置包括风力机及风力机输出轴，所述风力机输出轴与所述双动力合成装置的第一输入轴连接；

所述电力驱动装置包括电动机，所述电力驱动装置的电力输出轴与所述双动力合成装置的第二输入轴连接；

所述动力负载装置包括与所述双动力合成装置的动力输出轴连接的动力驱动机构；

所述控制系统包括用于控制所述电动机的四象限变频器；用于检测转速的测速装置以及用于检测和控制系统的PLC控制器。

采用本发明的有益效果是：利用双动力合成装置，将风能和电能进行速度和功率的合成，不仅可有效解决由于风能随机性和不确定性造成的风能应用局限性，而且在风能超出动力负载装置需求时，还能通过控制系统将多余的风能转化为电能回馈电网，这使风能得以高效利用，同时也使风能的应用领域能大为扩展。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述测速装置包括分别设于所述双动力合成装置的第一输入轴、第二输入轴及动力输出轴上的第一光电编码器、第二光电编码器、第三光电编码器，所述第一光电编码器、第二光电编码器、第三光电编码器分别与所述PLC控制器的输入端连接，以提供转速信号；所述四象限变频器控制端与所述PLC控制器的输出端连接，所述四象限变频器包括电源端和电机端，所述电源端与外电网连接，所述电机端与所述电动机电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，利用PLC控制器和四象限变频器实现了对风力的随时监控和充分利用。