[发明专利]一种海上风力抽水储能的水力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电装置，特别是一种海上风力抽水储能的水力发电装置。

背景技术

风能作为绿色能源中重要和发展较成熟的可再生能源，具有蕴藏丰富、分布广、无污染等优点。风力机捕捉风能后通过风力发电机发电，由于风的随机性与间歇性，使风力发电机的输出功率不稳定，并网后对电网冲击严重，致使现有很多风场“弃风”，对风力发电非常不利。并且电网的需求与风场的发电量不相匹配，电网需求增强时，风场往往无风或者风力较弱而无法满足电网需求；电网需求减弱时，可能出现风力增强的现象，风能发电无法消纳而导致浪费。 

水力发电作为一种绿色能源，具备发电成本低、发电起动快、输出功率稳定、发电效率高等特性，可以担负调峰、调频任务。在电池储能、超导储能、压缩空气储能等大规模储能发电的方法中，抽水储能方式具备储存能量大且简单可行的特点，尤其是在水资源不受限制的情况下。

现有文献中，风力与水力结合的发电系统，一般采用风力发电机发电，将电能供给抽水泵抽水至高处，直接流下由水力发电机发电后并网供电，这种方式缺点是水力发电机的输出功率不稳定；另一种方式是采用风力机抽水至高处的水库储能，再由水力发电机发电供给电网，缺点是这种方式受水库水资源的影响较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种海上风力抽水储能的水力发电装置，所述发电机将风力抽水储能与水力发电二者结合起来，实现了两大能源的组合利用，既能避免风力发电对电网的冲击，又能充分利用水资源储能，解决目前风力与水力组合发电时所遇到的问题。

本发明所述技术问题是由以下技术方案实现的：

一种海上风力抽水储能的水力发电装置，它包括风力机、储能球、抽水泵和水力发电装置；所述风力机建于海平面之上，所述储能球建在海平面之下的海床上，在储能球上设置海水进水口，在进水口处设置水力发电机发电，所述抽水泵可将储能球内冲击水力发电机发电后的海水排至大海中。

上述海上风力抽水储能的水力发电装置，所述装置的具体结构为：所述风力机的平台上建造塔筒，塔筒的顶部设置风轮，风轮通过轴依次与变速器和抽水泵连接；储能球上部开有进水口，进水口设置水力发电装置；储能球上设置排压气管和抽水管，排压气管的上端延伸至海平面，抽水管与抽水泵相连接，抽水管将海水排至大海。 

上述海上风力抽水储能的水力发电装置，所述水力发电装置包括阀门和水轮发电机组。

上述海上风力抽水储能的水力发电装置，所述风力机为漂浮式风力机，平台通过固定锚索连接至储能球。

上述海上风力抽水储能的水力发电装置，所述储能球上部和下部的内壁上分别安装上液位传感器和下液位传感器，液位传感器与控制系统电连接。

本发明利用海上丰富的风资源与海水资源，将风力机捕获风能后产生的风轮旋转，直接作为机械能驱动抽水泵用于抽取海水，将机械能转化为水的势能，再由海水驱动水力发电装置发电，而非通过风力发电机直接发电，有效避免了现有技术中风力发电机并网后对电网的冲击，平抑了风能峰谷。所述水力发电机具有水力发电效率高、相对风力发电输出功率稳定的优势，并能够根据需要控制发电量，用电高峰时，可以控制水力发电机组满负荷运行；用电低谷时，调节进水量使发电功率减少。储能球体积大，储能总量巨大，是一种结构简单、操作方便的储能装置，储能球能抵抗海水压力，设备利用率高。储能球上配置有水轮发电机组，深海海水压力巨大，海水经进水口流入，驱动水轮发电机组向电网稳定供电，能具备调峰、调频的能力。 

所述水力发电机可以多组使用，整合为发电系统后并网发电，能够抽水蓄能且发电量巨大，相当于一个大型水力发电站，有效缓解能源紧缺的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明储能球的结构示意图。

图中各标号清单为：1、储能球，2、排压气管，3、塔筒，4、抽水管，5、风轮，6、低速轴，7、变速器，8、高速轴，9、抽水泵，10、机舱，11、排水管，12、出水口，13、平台，14、固定锚索，15、水力发电装置，16、海水，17、水轮发电机组，18、阀门，19、进水口，20、排压气管口，21、抽水管口，22、上液位传感器，23、下液位传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。