[发明专利]一种含飞轮和无极传动的电转气装置及其运行方法有效

专利信息
申请号: 202110224028.3 申请日: 2021-03-01
公开(公告)号: CN113014037B 公开(公告)日: 2022-03-22
发明(设计)人: 刘晔;刘昊;何沐函;顾栋豪 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: H02K7/18 分类号: H02K7/18;H02K7/02;H02K7/10;H02K11/21;H02J1/16;H02J1/10;F16H9/14;F16H55/56;C25B1/04;C25B9/00;C25B9/65;C25B15/02
代理公司: 西安智大知识产权代理事务所 61215 代理人: 段俊涛
地址: 710049 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 飞轮 无极 传动 电转气 装置 及其 运行 方法
【说明书】:

一种含飞轮和无极传动的电转气装置,包括光伏电池板及配套设备、风力发电机组及配套设备、直流母线、直流电动机、飞轮储能装置、无极变速装置、直流发电机、电解水制氢装置、储氢罐、甲烷化反应装置和天然气管道或天然气储存罐,在飞轮储能装置的飞轮上安装有转速监测传感器,在无极变速装置上安装有变速比调节装置,电解水制氢装置进入稳定运行状态之后,当日照条件或风力条件产生波动时,通过转速传感器监测到飞轮转速产生的波动性变化,计算出所需无级变速系统变比的变化量,传输给无极变速装置,无极变速装置根据此变化量,计算出下一时刻的变比,从而完成变速过程,维持直流发电机的转速恒定,使电解水制氢装置以额定功率运行。

技术领域

发明属于电气工程领域,可应用于含光伏发电,风力发电等装置的微电网/配电网系统中,特别涉及一种含飞轮和无极传动的电转气装置及其运行方法。

背景技术

作为代表性可再生能源利用方式,风电和光伏发电存在诸多弊端,以至于难以进行规划,消纳和调度。电转气(P2G,Power to Gas)技术作为一种可能的消纳方式应运而生。然而,目前对电转气设备及系统的研究趋于抽象化,理想化,极少考虑到电转气装置本身的特性和这些特性对新能源消纳造成的影响。

现有技术的缺陷和不足:

1.现有电转气设备通常直接并入到微电网系统中,由于风电和光伏设备出力情况具有较强的随机性,导致电转气设备的能源输入端处于时刻波动之中,使得电转气设备无法较长时间维持稳定的制气状态,甚至需要频繁启停,极大地浪费了能源,增加了损耗。

2.电转气设备由电解水制氢气和萨巴蒂埃甲烷化反应两部分组成,两部分具有不同的输入输出特性和响应曲线,能源输入的不确定性使得两部分的配合较为困难,需要开发难度较大的控制算法,并且效果也难以达到理想状态。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点,从根本上解决电转气设备能量输入随机性导致的问题,本发明的目的在于提供一种含飞轮和无极传动的电转气装置及其运行方法,该装置实现方式简单,控制过程清晰,所受外部因素干扰较小,可以将复杂的动态随机消纳过程转化为若干较长时间内的准静态过程,从而提高新能源的消纳效率,降低损耗。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

一种含飞轮和无极传动的电转气装置,包括光伏电池板及其配套设备和风力发电机组及其配套设备,光伏发电和风力发电的输出的一部分均通过直流母线送入直流电动机,直流电动机的输出通过飞轮储能装置和无极变速装置连接直流发电机,直流发电机接电解水制氢装置为其供电,电解水制氢装置接储氢罐和甲烷化反应装置,甲烷化反应装置接天然气管道或天然气储存罐,其特征在于,在飞轮储能装置的飞轮上安装有转速监测传感器,在无极变速装置上安装有变速比调节装置。

其中,所述变速比调节装置由主动轮、从动轮和传动带组成,主动轮以过圆心的直径为对称轴,分成两个外侧大,内侧小的圆台结构,根据计算出的实时变比,调整两个圆台之间的距离,由于皮带或钢带的宽度是恒定的,因此可使得传动带在主动轮上缠绕的直径发生变化,形成不同的变比。

所述变比调节装置的主动轮由上圆台5和下圆台6在小尺径一端对称相对组成,上圆台5和下圆台6均绕转轴一1旋转,从动轮为一个围绕转轴二2旋转的圆柱轮3,所述传动带为传动皮带或传动钢带4,所述上圆台5和下圆台6的斜面上为一系列绵密的齿轮,不同位置的齿轮即不同的挡位。

所述飞轮储能装置、无极变速装置和直流发电机的连接中,飞轮储能装置带动无极变速装置的主动轮转动,主动轮带动从动轮转动,从动轮与直流发电机为刚性连接,从而带动直流发电机运转。

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