[发明专利]基于温差能并结合风电场弃风的风电系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域、电力系统一次设备领域以及基础物理领域，更具体地说，本发明涉及一种基于温差能并结合风电场弃风的风电系统。

背景技术

风能发电或者风力发电。属于可再生能源，清洁能源。风力发电是风能利用的重要形式，风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源。风电技术装备是风电产业的重要组成部分，也是风电产业发展的基础和保障。

我国风能资源丰富的地区多集中在西北地区和东南部地区海上。风能的不定量性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动性的，一段时间内无法并入电网运行。一些风能资源丰富地区出现了风电机组限功率运行，风电机组不能并入电网等现象。尤其是海上风电场，一些建设完成的风电场由于投入成本和技术水平等原因甚至不能并网，导致风电场“弃风”现象。另外，因为电能的产生和消耗是同时进行的，电能不易被储存，如果发电机发出的电能不能被使用的话也会对发电设备、电网、以及负荷造成影响。尤其是在夜间负荷消耗的功率较小时，由于风电场本身存在的局限性，风电机组发出的电能和负荷消耗的电能存在“逆差”，只能将风电机组关停，造成“弃电”。

随着经济社会的不断发展，电力需求越来越大，电力系统规模不断扩大，电网复杂程度不断增加，对电力供应的可靠性和电能质量要求越来越高；另一方面，人类面临的能源、环境和气候问题日益突出，推广清洁能源、可再生能源的国际呼声不断加大。大容量储能技术能够在一定程度上满足上述需求，因此近年来引起了广泛关注。目前来看储能技术主要有以下几个方面，然而都存在弊端。

电能可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态存储，按照其具体方式主要分为物理、电磁、电化学三大类型。

1、物理储能

⑴抽水蓄能是利用电能与水的势能转变，将电网负荷低谷时的多余电能，转变为电网高峰时的高价值电能，提高系统中火电站和核电站的效率。其特点是储存能量大，但建设周期长，且对地理条件有特殊要求。

⑵压缩空气储能在负荷低谷时利用电力将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞等地下洞穴内，在需要时释放压缩的空气，再添加燃气发电。但其造价昂贵并且对地理条件有特殊要求。

⑶飞轮储能是在储能时由电动机带动飞轮旋转，直至达到设计的转速，放电时由飞轮靠惯性带动发电机输出电能。飞轮储能系统的特点是寿命长、无污染，但飞轮储能的能量密度较低，且为了减小能量损耗，需将飞轮和电机放置在真空度较高的环境中。

2、电磁储能

⑴超导储能是利用超导体制成的线圈存储磁场能量，具有响应速度快，转换效率高等特点。目前超导储能十分昂贵，包括超导体本身的费用和维持低温所需的费用。

⑵超级电容器的极板为活性炭材料，充放电时无化学反应，多用于高峰值功率、低容量的场合，但生产工艺复杂，造价相对较高。

3、电化学储能

电化学储能是目前进步较快的储能技术之一，除铅酸、镍氢等常规电池技术外，还包括液流、钠硫、锂离子电池等大容量蓄电池储能技术，但其生产过程对于环境产生大量污染，并且电池报废或者效率降低后的处理也是一个函需解决的问题。

因此，上述储能方式都多多少少存在一些弊端。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种基于温差能并结合风电场弃风的风电系统，能够有效地提高风能利用率，并可大规模储存电能。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种基于温差能并结合风电场弃风的风电系统，包括：风电场、太阳能集热装置、电能装置保温模块、包含低沸点工质的存储器、气态工质上升管道、冷凝及储存装置、液态工质下降管道、涡轮发电机和升压变压器；其中，风电场用于将风能转换为电能以便为电能装置保温模块提供电能；太阳能集热装置用于利用太阳能加热存储器中的低沸点工质以使低沸点工质变为气态；气态工质上升管道一端连接存储器而且另一端连接冷凝及储存装置；冷凝及储存装置利用冷媒来冷凝气态工质并收集存储冷凝成液体的工质；其中，气态工质上升管道外围包裹电能装置保温模块；冷凝及储存装置外表包裹电能装置保温模块；冷凝及储存装置连接液态工质下降管道；在液态工质下降管道中安装有涡轮发电机，而且涡轮发电机连接升压变压器，从而涡轮发电机在液态工质从高处流下时利用液态工质的重力势能推动涡轮发电机将重力势能转化为电能，而且电能经升压变压器升压后输送给电网。

优选地，电能装置保温模块的包裹高度为120米以上。