[发明专利]具有不同功能的互通的能量存储器

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及风力涡轮机和风力发电场系统中的能量存储系统，且更具体而言涉及尤其是在必须向风力涡轮机提供备用电源(alternate power)的运行状态期间为使风力涡轮机运行而进行互通的能量存储系统。 

背景技术

风力涡轮机被视为环境友好且相对成本低廉的替代能源，其利用风能来产生电力。风力涡轮机发电机一般包括具有多个叶片的风力转子，这多个叶片将风能转换为驱动轴的转动运动，转动运动又被用来驱动发电机的转子以产生电力。现代风力发电系统通常采用风力发电场的形式，风力发电场具有多个这种风力涡轮机发电机，这些风力涡轮机发电机可用于向输电系统提供电力，该输电系统向公用电网供电。通常将这些风力涡轮机发电机的输出进行组合来传输到电网。 

风力是间歇式资源，且风力状况的变化会显著影响由风力发电场向公用事业提供的电力。一般而言，风力涡轮机发电站的功率输出随风速而增加，直到风速达到涡轮机额定风速为止。随着风速的进一步增大，涡轮机以高达断开值或跳闸水平的额定功率运行。这一般是风力涡轮机上的动力负荷导致涡轮机的机械元件达到疲劳极限的风速。作为一种保护功能，在风速高于某一速度时，常常需要关闭风力涡轮机或通过调整叶片的节距或通过制动转子来减小负荷，从而使风力涡轮机发电机的以及因此风力发电场的功率输出降低。然而，公用事业上的电力负荷需要始终由发电单元进行平衡。因此，公用系统通常具 有额外的发电资源可用，例如可适应风力状况的这种可变性的热力发电机。 

参照图1，在一些配置中，风力涡轮机100包括容纳发电机(图1未示出)的舱102。舱102安装于高塔104顶上，图1仅示出高塔104的一部分。风力涡轮机100还包括转子106，转子106包括附装至转动轮毂110的一个或多个转子叶片108。尽管图1所示的风力涡轮机100包括三个转子叶片108，然而对本发明所需的转子叶片108的数目没有具体限制。 

参照图2，风力涡轮机100的塔104顶上的舱102中容纳有多个元件。塔104的高度是基于所属领域中已知的因素和情况进行选择。在一些配置中，控制面板112内的一个或多个微控制器包括控制系统，用于整个系统的监测和控制，包括节距和速度调整、高速轴和偏转制动应用(yaw brake application)、偏转和泵马达应用以及故障监测。在一些配置中，使用替代的分布式或集中式控制结构。 

在一些配置中，控制系统向可变叶片节距驱动器114提供控制信号，以控制叶片108(图2未示出)的节距，叶片108会在风力的作用下驱动轮毂110。在所例示的配置中，轮毂110容纳三个叶片108，但其它配置可使用任何数目的叶片。在一些配置中，叶片108的节距各自受叶片节距驱动器114的控制。轮毂110和叶片108共同构成风力涡轮机转子106。 

风力涡轮机的驱动系可包括连接至轮毂110且由主轴承130支撑的主转子轴116(也称为“低速轴”)以及位于轴116的相对端的齿轮箱118。在一些配置中，齿轮箱118利用双路径几何结构(dual pathgeometry)来驱动封闭的高速轴。高速轴(图2中未示出)用以驱动安装在主框架132上的发电机120。在一些配置中，通过联结器122传递转子扭矩。发电机120可以是任何适当的类型，例如绕线转子感应发电机。 

偏转驱动器124和偏转甲板126为风力涡轮机100提供偏转定向系统。风向标128为偏转定向系统提供信息，包括在风力涡轮机处测量的即时风向及风速。在一些配置中，偏转系统安装在设置于塔104顶上的凸缘上。