风力发电系统技术方案

一种风力发电系统(1)包括：风车(10)；感应旋转机(20)，其联接到风车(10)的旋转轴；电力转换装置(30)，其将励磁电流供应到感应旋转机(20)；热介质流通结构(40)，其使得接收感应旋转机(20)所产生的热量的热介质得以流通；蓄热器(50)，其蓄积热介质的热量；热力发电机(60)，其将蓄热器(50)中所蓄积的热介质的热量转换为电力；以及电枢控制单元，其根据电力系统(100)的电力需求来控制励磁电流。电枢控制单元执行发电模式控制与发热模式控制中的一者或两者，在发电模式控制中，感应旋转机(20)作为发电机来操作，在发热模式控制中，感应旋转机(20)作为发热机来操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种风力发电系统。明确地说，本专利技术涉及一种这样的风力发电系统，其中，所述风力发电系统可通过使用风力来利用电力与热力两种方式产生电力，可根据电力需求而控制所产生的电力，且可有效地利用风能。
技术介绍
近年来，使用可再生能源的发电系统已引起为人所注意。作为这些发电系统之一，风力发电系统已为人所知，其中风力发电系统使用发电机而将风车的旋转能量转换为电能。此外，最近，已提出风力热力发电系统，其中，由发热机将风车的旋转能量转换为热能，且热能转换为电能，发热机通过感应加热(涡流)而发热，(例如，参见第2011-102576号日本专利特开(专利文献1)和第2012-43728号日本专利特开(专利文献2))。此外，举例来说，第2003-120505号日本专利特开(专利文献3)和第2004-63930号日本专利特开(专利文献4)提出一种改进发电效率的技术和一种在使用可再生能源的发电系统中有效地利用所产生的电力的技术。专利文献3提出通过以下方式来提高风力发电装置的效率的技术：在风力发电装置中，使用因发电机(该发电机经由轴联接到风车)的损耗所致的余热来驱动涡轮机，且从发电机(该发电机经由轴而联接到涡轮机)回收电力作为所产生的电力。另一方面，专利文献4提出一种按以下方式在使用自然能源的发电系统中将所产生的电力有效地用作热能的技术：发电装置(光伏发电或风力发电)所产生的过量电力由热电主体转换为热，且热量蓄积在集热装置(电热水器)中。引用文献列表专利文献专利文献1：第2011-102576号日本专利特开专利文献2：第2012-43728号日本专利特开专利文献3：第2003-120505号日本专利特开专利文献4：第2004-63930号日本专利特开
技术实现思路
技术问题此风力发电系统将作为一种自然现象的风用作动力源，因此无法稳定地产生电力。此外，风力发电系统所产生的电力与电力需求无关，因此无法根据电力需求来控制所产生的电力。也就是说，风力发电系统具有诸多缺点，以至于在高电力需求时无法产生电力，因此无法进行供应，而在低电力需求时，由于所产生的电力量超过需求而产生过量电力。因此，需要备用系统以在电力系统中维持需求与供应之间的平衡，且此备用系统的实例如下：过量电力存储在蓄电池中，且在电力短缺的情况下从蓄电池供应；通过将风力发电系统与火力发电设施结合来调整所产生的电力的波动。然而，蓄电池价格高昂，因此经济性不高。另一方面，火力发电设施需要始终待用，以使得火力发电设施可立即启动，且在待用期间消耗煤炭且排放CO2。专利文献1和2中的每一个中所描述的风力热力发电系统能够在蓄热器中蓄积发热机所产生的热量，且能够使用热量来产生电力。因此，可在没有昂贵蓄电池的情况下根据电力需求供应电力。然而，此风力热力发电系统将风车的旋转能量转换为热能，接着将热能转换为电能，因此，相比风车的旋转能量直接转换为电能的常规风力发电系统，其发电效率较低。此外，必须从头开始设计其中所包含的发电机，这可导致成本的增加。另一方面，第2003-120505号日本专利特开中所描述的技术针对于通过以下方式来提高风力发电装置的发电效率：使用因发电机的损耗所致的余热来产生电力且回收所产生的电力。此外，第2004-63930号日本专利特开中所描述的技术针对于通过以下方式来将所产生的电力有效地用作热能：将按照惯例倾卸的过量电力转换为热量、存储热量且将其作为热利用。然而，这些技术都没有实现稳定的电力供应，且都没有促成电力系统中的稳定化。已根据上文所述的情况而做出本专利技术，本专利技术的一个目标在于提供一种风力发电系统，其中该风力发电系统可通过使用风力来利用电力与热量两种方式产生电力，可根据电力需求而控制所产生的电力，且可有效地利用风能。问题的解决方案本申请的风力发电系统包含风车、感应旋转机、电力转换装置、热介质流通结构、蓄热器、热力发电机以及电枢控制单元。感应旋转机联接到风车的旋转轴。电力转换装置被构造成将励磁电流供应到感应旋转机。热介质流通结构被构造成使得热介质得以流通，以接收由所述感应旋转机产生的热量。蓄热器被构造成对在所述热介质流通结构中流通的所述热介质的热量进行蓄积。热力发电机被构造成将所述蓄热器中所蓄积的所述热介质的热量转换为电力。电枢控制单元被构造成根据电力系统的电力需求来控制励磁电流。电枢控制单元被构造成执行发电模式控制和发热模式控制中的一者或两者，在所述发电模式控制中，通过如下控制来使得所述感应旋转机作为发电机进行工作：将来自所述电力系统的无功电流作为所述励磁电流进行供应；在所述发热模式控制中，通过如下控制来使得所述感应旋转机作为发热机进行工作：将转矩电流作为所述励磁电流进行供应，所述转矩电流导致产生负载转矩的滑移。本专利技术的有利效果风力发电系统可通过使用风力来利用电力与热量两种方式产生电力，可根据电力需求而控制将产生的电力，且可有效地利用风能。附图说明图1是示出本专利技术的风力发电系统的示例性整体构造的示意图。图2是示出第一实施例中的感应旋转机的示例性构造的示意图。图3是示出电枢中的电枢线圈的示例性连接的说明图。图4是示出在感应旋转机作为发电机来操作的情况下的示例性励磁电流的说明图。图5是示出在感应旋转机作为发电机与发热机两者来操作的情况下的示例性励磁电流的说明图。图6是示出修改1中的场磁体的构造的示意图。图7是示出典型感应旋转机的示例性速度-转矩特性的说明图。具体实施方式本专利技术者设想在风力发电系统中使用现有感应旋转机(感应发电机)，且设计感应旋转机的励磁方法，以便将一个感应旋转机作为正常发电机和发热机来操作。基于此理念，本专利技术者发现可根据电力需求来控制将产生的电力，且可通过根据电力需求将感应旋转机用作发电机或发热机来最有效地利用风能，因此完成本申请的风力发电系统。【本专利技术的实施例的描述】首先，列举且描述本专利技术的实施例。(1)根据实施例的风力发电系统包含：风车；感应旋转机；电力转换装置；热介质流通结构；蓄热器；热力发电机；以及电枢控制单元。感应旋转机联接到风车的旋转轴。电力转换装置被构造成将励磁电流供应到感应旋转机。热介质流通结构被构造成使得热介质得以流通，以接收由所述感应旋转机产生的热量。蓄热器被构造成对在所述热介质流通结构中流通的所述热介质的热量进行蓄积。热力发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电系统，包括：风车，感应旋转机，所述感应旋转机被联接到所述风车的旋转轴；电力转换装置，所述电力转换装置被构造成将励磁电流供应到所述感应旋转机；热介质流通结构，所述热介质流通结构被构造成使得热介质得以流通，以接收由所述感应旋转机产生的热量；蓄热器，所述蓄热器被构造成对在所述热介质流通结构中流通的所述热介质的热量进行蓄积；热力发电机，所述热力发电机被构造成将所述蓄热器中所蓄积的所述热介质的热量转换为电力；以及电枢控制单元，所述电枢控制单元被构造成根据电力系统的电力需求来控制所述励磁电流，所述电枢控制单元被构造成执行发电模式控制和发热模式控制中的一者或两者；在所述发电模式控制中，通过如下控制来使得所述感应旋转机作为发电机进行工作：将来自所述电力系统的无功电流作为所述励磁电流进行供应；在所述发热模式控制中，通过如下控制来使得所述感应旋转机作为发热机进行工作：将转矩电流作为所述励磁电流进行供应，所述转矩电流导致产生负载转矩的滑移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.27 JP 2013-1760881.一种风力发电系统，包括：
风车，
感应旋转机，所述感应旋转机被联接到所述风车的旋转轴；
电力转换装置，所述电力转换装置被构造成将励磁电流供应到所
述感应旋转机；
热介质流通结构，所述热介质流通结构被构造成使得热介质得以
流通，以接收由所述感应旋转机产生的热量；
蓄热器，所述蓄热器被构造成对在所述热介质流通结构中流通的
所述热介质的热量进行蓄积；
热力发电机，所述热力发电机被构造成将所述蓄热器中所蓄积的
所述热介质的热量转换为电力；以及
电枢控制单元，所述电枢控制单元被构造成根据电力系统的电力
需求来控制所述励磁电流，
所述电枢控制单元被构造成执行发电模式控制和发热模式控制中
的一者或两者；在所述发电模式控制中，通过如下控制来使得所述感
应旋转机作为发电机进行工作：将来自所述电力系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈崎徹，中村武恒，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，国立大学法人京都大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP