[发明专利]一种设置有储能装置的风机塔筒及电网运行方法

说明书

一种设置有储能装置的风机塔筒及电网运行方法，其中，设置有储能装置的风机塔筒，其特征在于，包括：风轮、塔筒、叶片、机舱及机舱内的齿轮箱、主轴、发电机、输电线路及电力供应系统，其特征在于，还包括：储能装置，在所述风机塔筒内分层设置，用于存储风能转化后的电能；连接输电线路，所述储能装置通过所述输电线路连接风力发电机、电力供应系统及外送输电线路。本发明利用风机塔筒内的空间配置一定容量的储能装置，极大提高空间利用率，并减少输电线路及场地土建费用。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，更具体地说，涉及一种设置有储能装置的风机塔筒及储能方法。

背景技术

为了应对全球气候变化、改善我国能源结构，风电作为新兴的可再生能源被大力推广。随着技术的进步和制造能力的提高，我国风电建设规模逐步扩大，2013年风电发电机装机容量超过7500万千瓦，并且计划在2020年装机总量达到2亿千瓦。风电迅速发展的同时面临着许多挑战，其中风电出力受系统运行条件限制的问题日益突出，这主要是因为风速的随机性和间歇性使风力发电系统输出存在较大波动。

并网导则规定了风力发电机的运行电压和频率范围：在规定的电压和频率范围内，即使风力发电机超出其额定工作点，也要处于运行状态，但可以在一定时间内减少输出功率；如果超出规定的电压和频率范围，风力发电机必须在规定时间内自动脱离电网。此外，对于电网故障引起的电压跌落，在电网电压恢复稳定之前，风力发电机必须保持不间断并网运行。随着分布式风力发电技术的发展和微电网的使用，解决风速波动和负载突变所带来的系统频率波动问题迫在眉睫。

储能技术是通过装置或物理介质将能量储存起来以便以后需要时利用的技术。储能技术按照储存介质进行分类，可以分为机械类储能、电气类储能、电化学类储能、热储能和化学类储能。

储能技术种类繁多，他们的特点各异。实际应用时，要根据各种储能技术的特点以及对优缺点进行综合比较来选择适当的技术。供选择的主要特征包括：①能量密度(kWh orMWh)；②功率密度(kW or MW)；③响应时间(-ms,-s,-minute)；④储能效率(充放电效率)；⑤设备寿命(年)或充放电次数；⑥技术成熟度；⑦经济因素(投资成本、运行和维护费用)；⑧安全和环境方面的考虑。

现有的风场储能的布置方式均是需要在风电厂内设置单独的区域空地，安装储能设备，而且输电线路工程及场地土建都需要增加成本。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种成本低，空间利用率高的设置有储能装置的风机塔筒以及，储能调峰调频效率高的电网运行方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种设置有储能装置的风机塔筒，包括：风轮、塔筒、叶片、机舱及机舱内的齿轮箱、主轴、发电机、输电线路及电力供应系统，其特征在于，还包括：储能装置，在所述风机塔筒内分层设置，用于存储风能转化后的电能；连接输电线路，所述储能装置通过所述输电线路连接风力发电机、电力供应系统及外送输电线路。

可选地，所述储能装置包括蓄电池储能、超级电容储能、超导储能、飞轮储能、压缩空气储能、液化气体储能、势能储能、抽水蓄能中的任意一种或组合。

可选地，所述蓄电池为锂离子电池、镍氢或镍镉电池、铅酸蓄电池、磷酸铁锂电池、镍氢蓄电池、钠硫蓄电池、钠离子电池、镍锌蓄电池、锌空气蓄电池中的任意一种或组合。

可选地，所述飞轮储能装置包括：飞轮转子、轴承、电动/发电机、功率转换器、控制系统和保护外壳。

可选地，所述飞轮转子的材料采用玻璃纤维、钢、钛合金、碳素纤维中的任意一种或组合。

可选地，所述轴承采用机械轴承、被动磁轴承、主动磁轴承、混合轴承中的任意一种或组合。