用于新能源高占比新型电力系统的储能发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于新能源高占比新型电力系统的储能发电装置。要解决技术问题：变高占比风光电不可控能源为可控能源。提供：一种具有以高密度颗粒物体为工质、位能减少而“发电”、消纳电能回收工质使其位能增加而“储能”、特大机械转动惯量、无功储备充足的转轮储能发电站。主要由转轮装置、储存工质库容足夠大的上位和下位倉库、消纳电能的工质输送和回收储能物流系统、定速工质流量控制装置、三相交流同步发电机、电动机和变电站组成；与集中式和分布式风光电站、火力电站分别匹配串联组合和并联组合上网。效果：解决上述技术问题，使电网更可靠供电、安全稳定、经济运行和国家能源安全；为激光装置和电磁推力装置提供穏定强大电力支撑。力支撑。力支撑。

【技术实现步骤摘要】
用于新能源高占比新型电力系统的储能发电装置
[0001]
本专利技术涉及一种用于新能源高占比新型电力系统的储能发电装置

技术介绍

[0002]2020年9 月2日，中国工程院院士、电力系统分析与控制专家郭剑波作了题为“高比占新能源电力系统的挑战及关键技术”的报告，预判未来高占比新能源电力电量场景，分析电力系统所面临的挑战，并提出需要重点关注的技术及应对措施。报告指出，新能源资源的随机波动特性带来消纳挑战有：(1)日内功率波动大，常规电源调节能力难以应对新能源功率波动；(2)高出力持续时间长，大容量长时间储能需求大，部分时段出力极低，需与其它电源共同实现功率平衡；(3)间歇性强，年/月电量不确定性大，影响系统规划；(4)尖峰出力功率大、电量小，全额消纳代价大；(5)日前功率预测绝对误差大，增加发电计划制定难度。报告指出，新能源带来安全挑战有：(1)系统惯量降低，调频能力下降，频率越限风险增加；(2)新能源参与一次调频可降低稳态频率偏差和暂态最大频率偏差，但因未改善系统惯量，频率变化未能改善，低惯量系统越限风险仍然存在，通过采用虚拟惯量控制可使新能源提供一定惯量支撑，但由于一次性能量输入的可控性差，可能导致频率二次跌落等次生事故；(3)无功支撑不足，电压稳定问题突出；(4)新能源高占比地区暂态过电压严重；(5)功角稳定性复杂，不确定性增加；(6)宽频振荡现象出现；(7)单体容量小，数量多，调控运行复杂；(8)部分国家对新能源发电比例进行限制。
[0003]报告提出了重点关键技术及应对措施：(1)能源网架中的仿真分析与机理认知、系统构建、稳定控制和源网荷协调；(2)价值创造中的电力市场与政策机制、综合能源系统、电能制氢和储能与电动汽车等灵活资源；(3)信息支撑中的电力气象、数字孪生与人工智能、社会信息物理系统(CPSS)、信息安全、网络安全。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：针对“高占比新能源电力系统的挑战及关键技术”的报告提出，变不可控风电、光伏新能源为可控能源。
[0005]新型电力系统的供电侧主要包括集中式和分布式的风电、光伏电站、火力发电站、水力发电站和核电站，储能发电装置主要包括抽水蓄能发电站、锂电池储能装置、飞轮储能发电装置和“绿氢”装置。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种转轮储能发电站，由以颗粒物体为工质的转轮储能发电机和相匹配的上网变电站组成；转轮储能发电机，主要由装有按规定转速范围负荷特性运行的定速工质流量控制装置和加载起动装置的转轮储能发动机和在输出端装有相匹配的发电机组成；转轮储能发动机，主要由转轮发动机和消纳电能或其它能量回收做了功的工质并使工质位能增加而“储能”的工质输送回收储能物流系统组成；转轮发动机是一种以高密度颗粒物体为工质、靠工质在具有巨大转动惯量的转轮装置中的位能减少而做功，并推动转轴旋转输出功率的发动机；并全国各地的集中式和分布式风电、光伏电站分别与在自由端装有相匹配电动机的转轮储能发电站匹配串联组合上网，全国各地的火力发电站分别与转轮储能发电站匹配并联组合上网，全国各地电网的变
电站分别与转轮储能发电站匹配组合上网。
[0006]上述转轮储能发电站，转轮发动机的高密度颗粒物体工质，括包人造的具有做功能力强、易滾动、传输的位能损失小、或有外包层的小球物体、或内灌有重金属的小球物体，还包括当地天然的流动性较差的沙粒、碎石和泥土；转轮装置的转轮外环上，装有均匀分布成偶数的挂斗支承轴，其上设置有相应的依次从上止点绕转到下止点，降程 H，并装有工质驱动转轮旋转的挂斗装置和挂斗稳定装置，或装在转轮外环外面而采用连杆类机械结构的随“座斗”绕转的位置来同步调整其保持水平的座斗装置；转轮储能发动机的工质输送回收储能物流系统，由储存上位工质的库容足够大的工质上位倉库并满足无功储备充足及支撑能力强所需库容、上位工质输送装置、用来存放抓斗在下止点卸掉的下位工质的库容足够大的工质下位倉库并满足消纳储能所需库容、工质回收通道、工质回收装置和变电站组成；转轮储能发电机的“定速工质流量控制装置”由定速调速器和受其控制的工质流量控制装置组成；转轮储能发电机的发电机是一种以传统电力系统为主导的三相交流同步发电机，或是一种特殊要求的交流发电机或直流发电机；在转轮储能发动机输出端的轴上通过弹性联轴节直接装有低速发电机或通过弹性联轴节装有增速齿轮箱、离合器、高速发电机，或在转轴的自由端或在发电机的自由端装有便于安装、调整、维修和安全的盘车锁紧装置，或在转轴上装设有供油装置和电路装置；在转轴上串联有多个转轮装置构成单轴多转轮的转轮储能发电机，由多台单轴多转轮的转轮储能发电机构成平面并联多轴多转轮的转轮储能发电机组，或上下串联多轴多转轮的转轮储能发电机组，起为获得与风电、光伏电站、火力发电站和电网的变电站相匹配所需的，和满足无功储备充足及支持能力强的功率和提高效率的作用。
[0007]上述挂斗装置，主要由支承在与转轮轴线平行的转轮外环止推轴承上的并与挂斗支承轴紧固在一起的左右对称不串动的漏斗组件、通过与转轮外环止推轴承轴线垂直平行并对称布置的抓斗摆轴把抓斗左半边和抓斗右半边与漏斗连接在一起的抓斗组件、使抓斗随转轴绕转到达下止点完全打开左右抓斗凸弧构件的旋转球体装置、使左右抓斗靠重心偏离抓斗摆轴所产生的合拢力矩并在到达上止点前关闭无碰撞的运行中不随意打开的缓冲机构、使漏斗不随意摆动的挂斗稳定装置、使抓斗的抓斗左半边和抓斗右半边合拢并相对于漏斗不作随意摆动的拉紧弹簧、分别对称固定在抓斗左半边和抓斗右半边外侧或设有配重的抓斗凸弧构件组成；或主要由漏斗组件、抓斗组件、挂斗稳定装置、人工智能控制的使抓斗左半边和抓斗右半边随转轴绕转到达下止点时讯速打开，并卸掉工质后能及时合拢，不作随意摆动的液压装置组成；起使每一抓斗装置相互之间并与转轮构件之间无碰撞，绕转到上止点开始能迅速装填所需的工质并无外漏，绕转到下止点开始能迅速打开抓斗卸去工质并无存留，空荷抓斗绕转到上止点前己完全关闭并无撞击，满载的抓斗绕转到下止点前不随意打开，运行稳定安全的作用。
[0008]上述缓冲机构，由悬挂在与挂斗支承轴轴线平行并与挂斗摆轴轴线轴线垂直的同一轴线上的汽缸套、连杆和活塞、轴线与抓斗摆轴轴线平行的并分别装在抓斗左半边和抓斗右半边上的曲柄销、汽缸套左限位、汽缸套右限位和汽缸套汽室组成；左右连杆的小头分别通过活塞销与活塞相连，其大头通过曲柄销分别与抓斗左半边和抓斗右半边相连；在汽缸套的对称轴上钻有一个起节流缓冲作用的节流孔并与汽缸相通，并通过密封螺钉孔向汽缸套汽室注有适量的用于润滑活塞和汽缸壁的润滑油。
[0009]上述的旋转球体装置，与抓斗凸弧构件的凸弧面构成一对滚动摩擦运动付，由推动抓斗凸弧构件的凸弧面并打开抓斗的下端具有密封槽的旋转球体、通过定位销和螺栓固定在球体支座上的球体旋转轴、底面球轴承、顶面球轴承、具有密封槽的密封盖、由带有防松垫圈的螺帽和螺栓分别压紧在密封盖和球体支座上的球体吹风罩和通风孔组成的用于保护和使旋转球体表面保持清洁的吹风装置、由进油孔、由螺钉封闭的输油孔、出油孔组成的用于润滑球体旋转轴和轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于新能源高占比新型电力系统的储能发电装置，新型电力系统的供电侧主要包括集中式和分布式的风电、光伏电站、火力发电站、水力发电站和核电站，储能发电装置主要包括抽水蓄能发电站、锂电池装置、飞轮储能发电装置和电制氢装置，其特征在于：储能发电装置还包括一种转轮储能发电站，由以颗粒物体为工质的转轮储能发电机和相匹配的上网变电站组成；转轮储能发电机，主要由装有按规定转速范围负荷特性运行的定速工质流量控制装置和加载起动装置的转轮储能发动机和在输出端装有相匹配的发电机组成；转轮储能发动机，主要由转轮发动机和消纳电能或其它能量回收做了功的工质并使工质位能增加而“储能”的工质输送回收储能物流系统组成；转轮发动机是一种以高密度颗粒物体为工质、靠工质在具有巨大转动惯量的转轮装置中的位能减少而做功，并推动转轴旋转输出功率的发动机；并全国各地的集中式和分布式风电、光伏电站分别与在自由端装有相匹配电动机的转轮储能发电站匹配串联组合上网，全国各地的火力发电站分别与转轮储能发电站匹配并联组合上网，全国各地电网的变电站分别与转轮储能发电站匹配组合上网；起继承并发展了传统电力系统的“源随荷动”的生产组织模式，电力系统的风电和光伏电量占比越高机械转动惯量就越大，使具有巨量不可控电能的风电、光伏电站在串联的转轮储能发电站的辅助和共同作用下，有效克服风电和光伏的随机性、波动性、间歇性和尖峰负荷所带来消纳与安全所有挑战，有效消纳并碾平了其高峰全部调峰电能而储能，变风电和光伏新能源为可控能源，并有效抵抗了电网的干扰，使整个电网在各个用电时段都保持供电量和用电量的平衡，构建“源随荷动”的“新型供电侧”，使电网可靠供电、安全稳定、经济运行和国家能源安全，并随时为各地的激光、微波和电磁装置提供稳定而強大电力支撑的作用。2.按照权利要求1所述的转轮储能发电站，其特征还在于：转轮发动机的高密度颗粒物体工质，括包人造的具有做功能力强、易滾动、传输的位能损失小、或有外包层的小球物体、或内灌有重金属的小球物体，还包括当地天然的流动性较差的沙粒、碎石和泥土；转轮装置的转轮外环上，装有均匀分布成偶数的挂斗支承轴，其上设置有相应的依次从上止点绕转到下止点，降程H，并装有工质驱动转轮旋转的挂斗装置和挂斗稳定装置，或装在转轮外环外面而采用连杆类机械结构的随“座斗”绕转的位置来同步调整其保持水平的座斗装置；转轮储能发动机的工质输送回收储能物流系统，由储存上位工质的库容足够大的工质上位倉库并满足无功储备充足及支撑能力强所需库容、上位工质输送装置、用来存放抓斗在下止点卸掉的下位工质的库容足够大的工质下位倉库并满足消纳储能所需库容、工质回收通道、工质回收装置和变电站组成；转轮储能发电机的“定速工质流量控制装置”由定速调速器和受其控制的工质流量控制装置组成；转轮储能发电机的发电机是一种以传统电力系统为主导的三相交流同步发电机，或是一种特殊要求的交流发电机或直流发电机；在转轮储能发动机输出端的轴上通过弹性联轴节直接装有低速发电机或通过弹性联轴节装有增速齿轮箱、离合器、高速发电机，或在转轴的自由端或在发电机的自由端装有便于安装、调整、维修和安全的盘车锁紧装置，或在转轴上装有供油装置和电路装置；在转轴上串联有多个转轮装置构成单轴多转轮的转轮储能发电机，由多台单轴多转轮的转轮储能发电机构成平面并联多轴多转轮的转轮储能发电机组，或上下串联多轴多转轮的转轮储能发电机组，起为获得与风电、光伏电站、火力发电站和电网的变电站相匹配所需的，和满足无功储备充足及支持能力强的功率和提高效率的作用。3.按照权利要求2所述的挂斗装置，其特征在于：主要由支承在与转轮轴线平行的转轮
外环止推轴承上的并与挂斗支承轴紧固在一起的左右对称不串动的漏斗组件、通过与转轮外环止推轴承轴线垂直平行并对称布置的抓斗摆轴把抓斗左半边和抓斗右半边与漏斗连接在一起的抓斗组件、使抓斗随转轴绕转到达下止点完全打开左右抓斗凸弧构件的旋转球体装置、使左右抓斗靠重心偏离抓斗摆轴所产生的合拢力矩并在到达上止点前关闭无碰撞的运行中不随意打开的缓冲机构、使漏斗不随意摆动的挂斗稳定装置、使抓斗的抓斗左半边和抓斗右半边合拢并相对于漏斗不作随意摆动的拉紧弹簧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张培榕，
申请(专利权)人：张培榕，
类型：发明
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