[发明专利]一种紧凑型储能式垂直轴风力发电装置

说明书

本发明涉及一种紧凑型储能式垂直轴风力发电装置，包括：风轮(F)；单向机械功率传动机构(D)，其一端与风轮(F)连接；电机(G)，与单向机械功率传动机构(D)另一端连接；双向变频器(B)，与电机(G)连接；弹性联轴器(T)，其一端与电机(G)连接；旋转储能(C)，与弹性联轴器(T)另一端连接。与现有技术相比，本发明解决了风力发电连续性问题，减少风力间歇性影响，提升风力发电双向宽幅功率调节能力等优点。

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置，尤其是涉及一种紧凑型储能式垂直轴风力发电装置。

背景技术

由于风力发电的随机性、间歇性和波动性等特点，电网收购风电的成本高于水、火电，因此风电竞争力比水、火电差，在争取计划电量指标时处于不利地位，直接影响风电消纳效率；同时，风力发电需要其他电源为其提供调峰服务，但目前这类辅助服务的价格还没有通过市场手段解决，而是由其他电源无偿提供，因此在冬季供热期间调峰容量紧缺时，弃风限电特别严重。

目前，基本以增加电化学储能为主的技术手段达到平抑风电波动、减少弃风、提升调峰调频能力等目的，但电化学储能系统与风电通过电气侧耦合，传输效率不高，同时，储能与风机寿命不匹配，造成投资和维护成本过高，不具备经济性条件。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有风力发电技术存在的缺陷而提供一种紧凑型储能式垂直轴风力发电装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种紧凑型储能式垂直轴风力发电装置，包括：

风轮；

单向机械功率传动机构，其一端与风轮连接；

电机，与单向机械功率传动机构另一端连接；

双向变频器，与电机连接；

弹性联轴器，其一端与电机连接；

旋转储能，与弹性联轴器另一端连接。

优选地，所述的风轮采用垂直轴方式，包括整体结构的叶轮和中心轴，其中中心轴整体延伸向下后与单向机械功率传动机构一端连接。

优选地，所述的单向机械功率传动机构确保风轮的机械转动功率只能单向传递到电机。

优选地，所述的单向机械功率传动机构为单向滑动联轴器或电磁耦合联轴器。

优选地，所述的电机采用异步交流电机结构电机，包括：

转子部分，通过导电回路固定在转轴上实现；

定子部分，通过环绕转轴的同心腔体上的三相线圈绕组构成。

优选地，所述的双向变频器采用“交-直-交”结构双向变频器，连接电机的变频器为机侧变频器，连接电网的变频器为网侧变频器。

优选地，所述的旋转储能采用圆盘或圆柱式低速旋转大质量体作为旋转机械能的储存介质。

优选地，所述的机侧变频器需满足宽范围变频要求，机侧变频器交流电频率为f1，电机转子转动频率为f2，则应存在以下关系：

f1max＞f2max；

0＜f1＜f1max；

0＜f2＜f2max；

其中f1max为机侧变频器交流电频率的最大值，f2max为电机转子转动频率的的最大值。

优选地，当机旋转械能转化为电能输出时，应有关系：

f2＞f1。

优选地，当电能转化为旋转机械能输入时，应有关系：