[发明专利]一种热储能——发电两级循环的风电功率平衡稳定系统及使用方法

说明书

本发明提供了一种热储能发电两级循环的分布式风电功率平衡稳定系统，应用于风力发电系统，还包含采用隔离封装相变储热技术，并联于风力发电机组出线端的分布式功率补偿发电装置，所述分布式功率补偿发电装置包含加热储热循环单元、热力膨胀发电循环单元与测量控制单元；还提出了一种热储能发电两级循环的风电功率平衡稳定系统的使用方法，利用储热物质从固态到液态将吸收大量潜热的特性，使风力充足时的风电能量转换成相变热能进行储存，储热系统始终保持在备用状态，可以大幅度提高储热密度，减少储热温度变化幅度，提高热点转化效率，降低补偿稳定系统造价，同时有利于在风电场分散式布置，可提高响应速度，降低电网备用容量的成本。

技术领域

本发明涉及清洁能源的开发利用领域，具体涉及一种热储能发电两级循环的风电功率平衡稳定系统及使用方法。

背景技术

随着对清洁能源开发利用的意识增强，风力发电的规模也日趋增大，由于风力自身的间歇性和波动性，使风力发电功率无规律变化，对电网的运行影响也越来越大，不仅使风力发电机转动惯量减少，频率调节特性变差，而且可能引起电网电压波动和电压闪变，为了维持电网功率平衡和稳定，电网内不得不设置应对风电功率波动的备用容量，这些备用容量成了电网运行的额外成本。

为了改善风力发电场功率输出的波动性，研究者们提出了包括超级电容、超导技术、大型蓄电池群阵、压缩空气、熔盐热能储能等多种技术，以期实现对风力发电功率以予补偿达到稳定。其中，超导储能技术有待高温超导体实用化，超级电容储能由于价格昂贵只适用于短时功率补偿，并不适用能量补偿，压缩空气储能、熔盐热能储能和抽水储能由于实时响应慢，难以满足风电功率频繁的波动变化需求，大型蓄电池群阵由于日常维护成本高，存在潜在的二次污染环保问题，而以往的熔盐热能储能技术主要利用了熔盐显热，不仅储热密度低，储热温度变化幅度大，投资高，而且存在冷凝后重启困难的缺点，此外大型热能储能设备需要占用大量土地，不仅因设备容量大而响应速度慢，还会给电网潮流控制带来困难。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种热储能——发电两级循环的分布式风电功率平衡稳定系统，目的是提供一种分布式的，在风力发电场就地实现功率波动平抑的技术，该系统利用物质从固态到液态相变中将吸收大量潜热的特性，使风力充足时的风电能量转化为热能储存，并保持在热备用状态，在风力发电不足时，通过回路切换，重新提储存的取热能发电，以补偿风力发电因风力减弱而缺失的功率。以在风电场内削峰填谷自我平衡的方式，利用变相储热技术，缩小储热和放热温差，以较高热转换效率解决对风力发电功率补偿不稳定，风力发电场功率输出的波动性大，难以满足风力发电功率频繁的波动变化需求，发电不稳定的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种热储能发电两级循环的分布式风电功率平衡稳定系统，应用于风力发电系统，所述风力发电系统包含风力发电机与主变压器，还包含采用隔离封装相变储热技术，并联于风力发电机组出线端的分布式功率补偿发电装置，风力发电机的输出与主变压器的输入相连，主变压器的输出与用电端或电网相连，所述分布式功率补偿发电装置包含加热储热循环单元、热力膨胀发电循环单元与测量控制单元；

所述加热储热循环单元包含导热工质加热炉、相变储热箱、分流换向阀、蒸发换热器、旁通管路、汇流换向阀、导热工质增压泵、加压补液槽以及导热循环泵；所述蒸发换热器包含加热侧和蒸发侧，所述导热工质加热炉通过管路依次与相变储热箱、分流换向阀、蒸发换热器的加热侧、旁通管路、汇流换向阀和导热循环泵连接并回到导热工质加热炉构成封闭的第一循环回路，所述第一循环回路中充装有导热工质，所述导热工质加热炉的一侧通过导线连接至风力发电机的出线端，导热工质加热炉的另一侧通过管路接入第一循环回路，所述相变储热箱封装有固液相变储热物质，所述蒸发换热器的蒸发侧通过管路与热力膨胀发电循环单元连接，所述汇流换向阀与导热循环泵的连接段通过管路与导热工质增压泵的一端连接，导热工质增压泵的另一端通过管路与加压补液槽连接；