[实用新型]一种利用压缩空气储能的风力发电装置

说明书

技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，具体涉及一种利用压缩空气储能的风力发电装置。

背景技术

目前我国大型风力发电的核心技术是引进外国的技术，其技术路径是按外国的技术路径执行的，没有自主知识产权，其缺点如下：

1、由于没有自主知识产权，所以我国目前大型风力发电机的核心技术路径必须依赖外国的技术路径执行，由此付出高昂的代价，导致制造成本高，价格昂贵，运行维护成本高昂的问题，增加了风电产业的投资和运营成本，这正是风电与其它传统发电方式相比，没有市场竞争力的重要原因之一。

2、风电的消纳是目前我国风电发展的瓶颈，众所周知，风能特征是：随机性和间歇性的能源。而目前我国引进外国核心技术制造的风力发电机，其出力是依据国外风场和电网特性设计的，上述发电机的出力的基本特征是：跟随风能的变化而变化，风力发电机的出力不可控，故障穿越和无功调节能力弱。而我国电网运行特征对风力发电场的要求是：上网的风电能可控，故障穿越和无功调节能力强。这正是风电难以消纳的重要原因之一，其缺陷主要表现在：

(1)在我国大规模高集中度的开发模式下，区域风电场分布集中，风速风向特点相近，风电场之间的相关性很强，形成同时出力或不出力的极端现象。因而造成风力电机的出力出现大波动，对电力系统的供电充裕性的影响很大，造成电网电力调度的困难，增加了使用成本。

(2)目前大部分的风电机组是通过电力电子接口并网，其动态响应特征与常规同步发电机有很大的差异。其故障穿越、无功调节的能力很弱，无法满足电网的要求。尽管相关方面进行积极的研发，期望破解此难题，然而按目前的技术路径，很难有所突破。

(3)目前风电机组的现有控制策略，是以强电场为假设条件进行设计，没有考虑我国风电场和电网的特征，而在远距离大规模并网的情况下，风电机组与电网之间的连接相对薄弱，从而导致电力系统的安全稳定运行和故障保护措施难以应对，严重影响了电力系统稳定运行的安全性。

以上背景说明：目前风电对电网系统来说，是一种不友好的电源。为了保证电网的安全稳定运行和使用成本可控的需求，电网公司制定了严格的风电并网条件，对风电场的最大出力波动，故障穿越、无功调节能力等方面做出相应的规定。而目前风力发电场因风力发电机的问题，无法满足条件，于是出现了大量“风机空转”的现象，造成极大的资源浪费。

提供一种新的技术方案，来破解以上难题就成为必然。

实用新型内容

本实用新型目的之一在于提供一种利用压缩空气储能的风力发电装置，本实用新型能够解决风力发电机制造成本高昂，运行成本高昂的问题，风力发电机出力不可控制的问题，风力发电机组并网给电网的安全稳定运行造成事故隐患和增加运营成本的问题。

本实用新型提供的一种利用压缩空气储能的风力发电装置，包括风机叶片、轮毂、上传动轴、刹车系统、上齿轮箱、偏航系统、机舱、塔架、竖直传动轴、推力轴承、下齿轮箱、下传动轴、空气压缩机、高压风管、压缩空气储存罐、压缩空气调压阀、压缩空气控制阀、压缩空气动力机、发电机和控制系统；

所述风机叶片安装在所述轮毂上，所述轮毂依次通过所述上传动轴和刹车系统连接所述上齿轮箱，所述上传动轴、刹车系统、上齿轮箱和偏航系统安装在所述机舱的托盘上，所述塔架位于所述机舱的托盘下面，所述竖直传动轴安装在所述推力轴承位上，所述竖直传动轴、推力轴承和下齿轮箱安装在所述塔架内，所述上齿轮箱通过所述竖直传动轴连接所述下齿轮箱，所述下齿轮箱通过所述下传动轴连接所述空气压缩机，由所述风机叶片、轮毂、上传动轴、刹车系统、上齿轮箱、偏航系统、机舱、塔架、竖直传动轴、推力轴承、下齿轮箱和下传动轴形成将风能传输至空气压缩机的动力传动系统；所述空气压缩机通过所述高压风管连接所述压缩空气储气罐，所述压缩空气储气罐通过所述压缩空气调压阀和压缩空气控制阀连接所述压缩空气动力机，所述压缩空气储气罐、压缩空气调压阀、压缩空气控制阀和压缩空气动力机之间通过所述高压风管相连接，所述空气压缩机、高压风管、压缩空气储存罐、压缩空气调压阀、压缩空气控制阀和压缩空气动力机组成机械能转化系统；所述压缩空气动力机通过传动轴和连轴器连接所述发电机，所述控制系统连接所述压缩空气调压阀、压缩空气控制阀和发电机。

进一步的，所述下齿轮箱、下传动轴、空气压缩机、压缩空气储存罐、压缩空气调压阀、压缩空气控制阀、压缩空气动力机、发电机和控制系统都安装在地面上。