[发明专利]风力发电缓存装置无效
申请号: | 201010542370.X | 申请日: | 2010-11-15 |
公开(公告)号: | CN102062056A | 公开(公告)日: | 2011-05-18 |
发明(设计)人: | 杨贻方 | 申请(专利权)人: | 杨贻方 |
主分类号: | F03D9/02 | 分类号: | F03D9/02;F03G7/04 |
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地址: | 215200 江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 风力 发电 缓存 装置 | ||
技术领域
本发明涉及风电设备,尤其是风力发电机的缓存装置。
背景技术
目前的风力发电机有两种:一种是并网式的,发电出来的电进行整流稳压后直接输入电网中,最大允许容量为电网荷载的10%;另一种是离网式的,一般会把发出的电存在蓄电池内变成化学能,然后在需要输出时化学能变成电能,并通过逆变器进行调整输出,这类是带储能装置的。
储能技术在在风力发电中,尤其显的重要,风速的变化会使原动机输出的机械功率发生变化,从而使发电机输出功率产生波动而使电能质量下降。应用储能装置是改善发电机输出电压和频率质量的有效途径。储能与大容量风力发电系统的结合是可再生能源的重要组成部分。通过对来自可再生能源的电能的储存与释放,将会使廉价的不稳定的能源变成稳定的具有较高价值的产品。此外,电网负荷有高峰和低谷特性,电力系统的负荷有峰有谷,用电能储存系统调节电力负荷很有必要。尤其在风力发电厂,由于风有时候起,有时候停,所以高效,安全,可行性高的储能方法和装置对于风力发电场显得尤为重要。
按储存能量的形式不同,适合风力发电系统、有应用前景的储能方式主要有液流电池、锂电池、超级电容器、超导、压缩空气储能等几种形式。
1.液流电池
液流电池(flow redox cell)或称氧化还原液流蓄电系统,与通常蓄电池的活性物质被包容在固态阳极或阴极之内不同,液流电池的活性物质以液态形式存在,既是电极活性材料又是电解质溶液,它可溶解于分装在两大储液罐的溶液中,由各个泵使溶液流经液流电池,在离子交换膜两侧的电极上分别发生还原和氧化反应。这种电池没有固态反应,不发生电极物质结构形态的改变,与其它常规蓄电池相比,具有明显的优势。
目前还有一种全钒氧化还原液流电池(vrb)正在实验中,它通过不同价态的钒离子相互转化实现电能的储存与释放,是众多化学电源中唯一使用同种元素组成的电池系统,从原理上避免了正负半电池间不同种类活性物质相互渗透产生,污染小;它将正负半电池电解液中的活性物质分别储存在不同的储槽中,完全避免电解液保存过程的自放电消耗,效率高;电池正负极反应均在液相中完成,充放电过程仅仅改变溶液中钒离子状态,没有外界离子参与电化学反应,理论上可以进行无限次任意程度的充放电循环,寿命长。
2.锂离子蓄电池
锂离子电池与现有的铅酸电池、镍氢电池等电池相比有诸多优点,如无记忆效应、高工作电压、低自放电率、无环境污染性、高能量密度等,在电子消费品领域应用十分普遍。现在国内外都在大力研发新式的储能电池,其中锂离子蓄电池备受关注。
3.压缩空气储能
压缩空气蓄能caes(compressed-air energy storage)是在电力系统峰荷时,利用压缩空气储存的能量发电,向系统供电;在系统低谷时,利用电网中的富余电力,通过空气压缩机储存能量。与抽水储能方式相似,这种储能方式也需要特定的地形条件,即需要特定的洞穴用于储存风能。在风力强,用电负荷小时,将风力发电机发出的多余电能将空气压缩并储存在洞穴中;而在无风或负荷增大时,则将储存在洞穴内的压缩空气释放出来,形成高速气流,推动涡轮机转动,并带动发电机发电,供应负荷。压缩空气蓄能发电系统的关键是气室的密封性、经济性、可靠性等。
4.超导储能
超导储能系统(superconducting magnetic energy storage,smes)是利用超导线圈将电磁能直接储存起来,需要时再将电磁能返回电网或其它负载的一种电力设施,它是一种新型高效的蓄能技术。超导蓄能系统主要由电感很大的超导蓄能线圈、使线圈保持在临界温度以下的氦制冷器和交直流变流装置构成。
当储存电能时,将风力发电机的交流电,经过交-直流变流器整流成直流电,激励超导线圈。发电时,直流电经逆变器装置变为交流电输出,供应电力负荷或直接接入电力系统。由于采用了电力电子装置,这种转换非常简便、响应极快,并且储能密度高,结构紧凑。不仅可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡,还可以调节无功功率和有功功率,对于改善供电品质和提高电网的动态稳定性有巨大的作用。它的蓄能效率高达90%以上,远高于其他蓄能技术。小容量超导蓄能装置已经商品化。供电力系统调峰用的大规模超导蓄能装置,在大型线圈产生的电磁力的约束、制冷技术等方面还未成熟,各国正在加紧研究。
5.超级电容器储能
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