[发明专利]自适应风力发电蓄能系统

说明书

技术领域

本发明涉及储风发电技术领域，具体的说是一种自适应风力发电蓄能系统。

背景技术

风力发电机是将风的动能转换为电能的电力设备。风能属于清洁能源，在将风能转换为电能的过程中对自然环境没有污染，因此，随着我国节能环保要求的逐步提高，风力发电得到了越来越广泛的应用，尤其在我国的北方和高海拔地区，风力资源较为丰富，风力发电在这些地区得到了大力的推广和应用。

可是风力发电也存在着明显的缺点，其中，最为突出的是风速不稳定，在进行发电过程中，发出的电量不稳定，需要先对未知电量的交流电先转换成直流，再将直流电转换成交流电后并入电网，要对未知交流电的处理，需要快速地对整流器中的电子开关进行快速的开通和关断，要想得到稳定的直流电，则对整流器的要求极高，价格昂贵，快速的切换开关，容易造成整流器的损坏。并且不能得到标准的直流电还会对后续的逆变、并网等过程产生影响。

众所周知的，晚上的平均风量大于白天的风量，而晚上的用电量小于白天的用电量。故在夜晚，风力发电处于峰值，用电量处于谷值；在白天，风力发电处于谷值，而用电却处于峰值。因此，对于现有的风力发电现象，有必要提出一种协调装置，以同电网用电需求相匹配，在用电峰值时，输出风力发电电能，以消除现有颠倒的供电现象。

对于风力发电时间颠倒的问题，有的风力发电系统采用蓄电池储电。但是，蓄电池通常充放电效率低下，衰减快，使用寿命短，储存电量小，而且对蓄电池的存放和调节要求极为严苛，导致成本高昂。并且，废旧蓄电池的处理对环境污染较大。除此之外，在风力发电机发电的过程中会产生热能，这些热能目前并未被回收利用。解决以上问题成为当务之急。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种自适应风力发电蓄能系统。对风力进行储存，在需要用电时，释放风能进行发电。还能对发电量进行控制，并且对发电过程中产生的热能进行实时收集，节约能源。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种自适应风力发电蓄能系统，包括塔架和设置在塔架顶部的风轮，其特征在于：在所述塔架顶部还设置有风机舱，在该风机舱内部设置有螺杆压缩机，所述风轮的风轮轴穿入风机舱的内部并驱动所述螺杆压缩机，所述螺杆压缩机向高压储气装置输送压缩空气，所述高压储气装置输出的压缩空气驱动透平膨胀机，所述透平膨胀机带动转子发电机发电，所述转子发电机的电能输出端与AC-DC转换模块的交流输入端连接，所述AC-DC转换模块的直流输出端与DC-AC转换模块的直流输入端连接，所述DC-AC转换模块的交流输出端变压器连接，所述变压器与电网输电线路连接。

还包括热能回收机构，所述热能回收机构用于收集和储存螺杆压缩机工作时产生的热能。

还包括控制器，所述控制器分别与所述螺杆压缩机、高压储气装置、转子发电机、透平膨胀机、热能回收机构、AC-DC转换模块、DC-AC转换模块和所述变压器连接。

通过风轮的风轮轴带动螺杆压缩机工作，将螺杆压缩机生产的压缩空气储放于高压储气装置中，在需要发电时高压储气装置向透平膨胀机输出压缩空气，进而透平膨胀机带动转子发电机工作，实现发电；螺杆压缩机压缩空气的同时，会释放出较多的热能，通过热能回收机构能够收集和储存热能；高压储气装置的大小和数量能够根据实际需求灵活地增加或减少，其储能量巨大；转子发电机发出的电能能够平稳地输出，不受风速大小拨动的影响，进而转子发电机发出稳定的交流电能，经整流器、逆变器和变压器处理后，并入电网。由于高压储气装置输出的空气较为稳定，则转子发电机能够发出稳定的电能，整个系统对整流逆变的要求低，整体结构简单、紧凑，易于维护，使用寿命长，成本低廉，环保无污染。

进一步地，所述高压储气装置包括N个并联的高压储气罐，在N个所述高压储气罐的压缩空气输出口处分别设置有一个进气电磁阀，在N个所述高压储气罐的压缩空气输出口处分别设置有一个送气电磁阀。

采用以上结构，能够根据实际需求增加或减少高压储气罐的数量，并且在储存气体过程中，实现进气电磁阀对需要储存气体的高压储气罐入口进行智能控制；并且需要输出压缩气体时，N个送气电磁阀依次打开，进行智能送气。储气罐技术成熟，可靠性高，成本低廉。其中N为大于等于0的正整数。

作为优选：在所述电网输电线路上连接有电流传感器；所述电流传感器与所述控制器的电流检测端连接，N个所述送气电磁阀分别与所述控制器N个的送气电磁阀控制输出端连接；