一种具有压缩空气储能的海上风电基础及其工作方法技术

本发明专利技术提供了一种具有压缩空气储能的海上风电基础及其工作方法，属于海上风电设备技术领域。本发明专利技术包括塔筒、钢基础、平台、储气腔和辅助发电机构，塔筒的顶部连接有塔身，塔身的顶部设有风电机组，平台固设在塔筒上，平台上设有空气压缩机、冷却器、涡轮机和第一发电机，空气压缩机上连接有进气管，进气管与冷却器相连，涡轮机与第一发电机传动连接，涡轮机上连接有出气管，储气腔设置在钢基础内，进气管与储气腔的底部相连通，出气管与储气腔的顶部相连通，辅助发电机构能够利用风浪进行辅助发电，用来驱动空气压缩机和冷却器。本发明专利技术能够利用较大风力时过剩的风电储存压缩空气，来调节风电系统的输出功率，提高风电的稳定性。提高风电的稳定性。提高风电的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有压缩空气储能的海上风电基础及其工作方法


[0001]本专利技术属于海上风电设备
，涉及一种具有压缩空气储能的海上风电基础及其工作方法。

技术介绍

[0002]海上风能具有资源丰富、发电利用小时数高、单机容量大、不占用土地以及适宜大规模开发等特点，成为可再生能源发展的重要领域之一。
[0003]然而，海上风能在利用时受到海洋环境、季节的限制，风速不稳定，根据相关记录显示：一台风力机全年大约有30％的时间处于停机状态，40％的时间处于非满负荷运行状态，只有30％的时间处于满负荷发电状态，由于风力发电机组的功率由风速大小决定而不能根据电网负荷需求进行随意的调节,给风电并网带来许多不稳定因素。因此，将风力发电机与储能技术融合，减少对环境风速的依赖是未来技术发展趋势。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种具有压缩空气储能的海上风电基础及其工作方法，能够利用较大风力时过剩的风电储存压缩空气，来调节风电系统的输出功率，提高风电的稳定性。
[0005]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：
[0006]一种具有压缩空气储能的海上风电基础，所述海上风电基础包括塔筒和钢基础，所述塔筒的顶部连接有塔身，所述塔身的顶部设有风电机组，所述海上风电基础还包括：平台，所述平台固设在塔筒上，所述平台上设有空气压缩机、冷却器、涡轮机和第一发电机，所述空气压缩机上连接有进气管，所述进气管与冷却器相连，所述涡轮机与第一发电机传动连接，所述涡轮机上连接有出气管；
[0007]储气腔，所述储气腔设置在钢基础内，所述进气管与储气腔的底部相连通，所述出气管与储气腔的顶部相连通，所述进气管和出气管上均设有阀门；
[0008]辅助发电机构，所述辅助发电机构设置在平台上，所述辅助发电机构能够利用风浪进行辅助发电，用来驱动空气压缩机和冷却器。
[0009]优选地，所述进气管绕设在塔筒的外侧，然后沿着钢基础的侧壁延伸至底部。
[0010]优选地，所述出气管在塔筒内部向上延伸至穿出平台与涡轮机相连。
[0011]优选地，所述塔筒的内部设有若干个电加热管，所述电加热管内设有电加热丝。
[0012]优选地，所述辅助发电机构包括若干个发电结构，若干个所述发电结构沿周向设置在平台的侧边，所述发电结构包括：
[0013]固定块，所述固定块通过支撑架水平固设在平台的侧边，所述固定块的侧面设有环形凹槽；
[0014]第一转轴，所述第一转轴竖直转动设置在固定块的上侧面上，所述第一转轴上沿周向设有若干个第一转叶片；
[0015]第二转轴，所述第二转轴竖直转动设置在固定块的下侧面上，所述第二转轴上沿周向设有若干个第二转叶片；
[0016]发电组件，所述发电组件设置在环形凹槽内，所述发电组件能够利用第一转轴和第二转轴的转动进行发电。
[0017]优选地，所述发电组件包括：
[0018]第一圆盘，所述第一圆盘同轴固设在第一转轴上，所述第一圆盘的外侧沿周向设有若干个第一连接杆，所述第一圆环通过若干个第一连接杆同轴设置在第一圆盘的外侧；
[0019]第二圆盘，所述第二圆盘同轴固设在第二转轴上，所述第二圆盘的外侧沿周向设有若干个第二连接杆，所述第二圆环通过若干个第二连接杆同轴设置在第二圆盘的外侧；
[0020]若干个第二发电机，若干个所述第二发电机沿周向设置在环形凹槽内，所述第二发电机的输入轴上设有连动结构，当第一圆盘和第二圆盘转动时，所述连动结构能够带动第二发电机的输入轴始终顺时针转动。
[0021]优选地，所述连动结构包括：
[0022]转动盘，所述转动盘固设在第二发电机的输入轴上，所述转动盘的外侧同轴开设有环形凹槽；
[0023]若干个转动杆，若干个所述转动杆沿周向设置在环形凹肩内，所述转动杆的内端通过铰接轴铰接在环形凹肩的内侧，所述转动杆的内端设有斜切口，所述斜切口和环形凹肩的侧壁之间固连有压紧弹簧，所述转动杆的外端朝逆时针方向倾斜延伸；
[0024]若干个限位杆，若干个所述下位杆和若干个转动杆一一对应，所述限位杆固设在相对应转动杆前方的环形凹肩内。
[0025]一种具有压缩空气储能的海上风电基础的工作方法，包括以下步骤：
[0026]S1、当风浪较大时，风力推动塔身上的风电机组进行发电，同时带动第一转轴上的第一转叶片转动，海浪推动第二转轴上的第二转叶片同向转动，通过转动杆带动转动盘顺时针转动，使第二发电机进行发电；
[0027]S2、利用第二发电机产生的电能驱动空气压缩机和冷却器，空气压缩机抽吸外界的空气，冷却器将压缩后的空气降温通过进气管储存至钢基础的储气腔内；
[0028]S3、当风浪较小时，塔身上的风电机组输出功率降低，此时打开出气管上的阀门，将储气腔内的压缩空气释放出来，推动涡轮机转动驱动第一发电机发电，使风电机组保持稳定的输出功率；
[0029]S4、第一发电机启动塔筒内的电加热管，给塔筒内部加热，使出气管内放出的气体产生高温高压，提高涡轮机的驱动效率。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0031]1、当海上风力较大时，带动塔身上的风电机组进行发电，同时辅助发电机构也能进行发电，产生的电能用于驱动空气压缩机和冷却器，空气压缩机将空气压缩，然后利用冷却器降温，通过进气管输送至钢基础的储气腔内储存起来，当海上风力较小时，打开出气管上的阀门，压缩空气通过出气管进入到涡轮机内，带动涡轮机转动，使第一发电机进行发电，保持风电系统的输出功率；此外，还可以根据电网的负荷需求，适时释放压缩空气，来增加风电系统的输出功率，保证电网的稳定运行；
[0032]2、进气管向下绕设在塔筒的外侧，通过周围的海水可以起到辅助降温的作用，提
高压缩空气储存的安全稳定性，当释放压缩空气时，启动电加热管内的电加热丝，给塔筒加热，使出气管内的压缩空气回到高温高压的状态，提高涡轮机的推动效率；
[0033]3、当海上风浪较大时，风力带动第一转轴上的第一转叶片顺时针转动，海浪推动第二转轴上的第二转叶片同向转动，使第一圆盘和第二圆盘顺时针转动，第一圆盘上的第一连接杆推动转动杆和转动盘顺时针转动，使第二发电机进行发电，第二圆盘上的第二连接杆转动不影响转动杆转动，风力带动第一转轴上的第一转叶片逆时针转动，海浪推动第二转轴上的第二转叶片同向转动，使第一圆盘和第二圆盘逆时针转动，第二圆盘上的第二连接杆推动转动杆和转动盘顺时针转动，使第二发电机进行发电，第一圆盘上的第一连接杆转动不影响转动杆转动，第二发电机发电提供给空气压缩机和冷却器，将外界的空气压缩降温后储存在储气腔内，当海上风浪较小时，释放储气腔内的压缩空气，推动涡轮机转动，使第一发电机发电，增加此时风电系统的发电量。
附图说明
[0034]图1是本专利技术的结构示意图；
[0035]图2是图1中A
‑
A处的剖视图；
[0036]图3是图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有压缩空气储能的海上风电基础，所述海上风电基础包括塔筒(1)和钢基础(2)，所述塔筒(1)的顶部连接有塔身(3)，所述塔身(3)的顶部设有风电机组，其特征在于，所述海上风电基础还包括：平台(4)，所述平台固设在塔筒(1)上，所述平台(1)上设有空气压缩机(41)、冷却器(42)、涡轮机(43)和第一发电机(44)，所述空气压缩机(41)上连接有进气管(22)，所述进气管(22)与冷却器(42)相连，所述涡轮机(43)与第一发电机(44)传动连接，所述涡轮机(43)上连接有出气管(23)；储气腔(21)，所述储气腔(21)设置在钢基础(2)内，所述进气管(22)与储气腔(21)的底部相连通，所述出气管(23)与储气腔(21)的顶部相连通，所述进气管(22)和出气管(23)上均设有阀门；辅助发电机构，所述辅助发电机构设置在平台(4)上，所述辅助发电机构能够利用风浪进行辅助发电，用来驱动空气压缩机(41)和冷却器(42)。2.根据权利要求1所述的一种具有压缩空气储能的海上风电基础，其特征在于，所述进气管(22)绕设在塔筒(1)的外侧，然后沿着钢基础(2)的侧壁延伸至底部。3.根据权利要求1所述的一种具有压缩空气储能的海上风电基础，其特征在于，所述出气管(23)在塔筒(1)内部向上延伸至穿出平台(4)与涡轮机(43)相连。4.根据权利要求3所述的一种具有压缩空气储能的海上风电基础，其特征在于，所述塔筒(1)的内部设有若干个电加热管(11)，所述电加热管(11)内设有电加热丝。5.根据权利要求1所述的一种具有压缩空气储能的海上风电基础，其特征在于，所述辅助发电机构包括若干个发电结构，若干个所述发电结构沿周向设置在平台(4)的侧边，所述发电结构包括：固定块(5)，所述固定块(5)通过支撑架(51)水平固设在平台(4)的侧边，所述固定块(5)的侧面设有环形凹槽(52)；第一转轴(6)，所述第一转轴(6)竖直转动设置在固定块(5)的上侧面上，所述第一转轴(6)上沿周向设有若干个第一转叶片(61)；第二转轴(7)，所述第二转轴(7)竖直转动设置在固定块(5)的下侧面上，所述第二转轴(7)上沿周向设有若干个第二转叶片(71)；发电组件，所述发电组件设置在环形凹槽(52)内，所述发电组件能够利用第一转轴(6)和第二转轴(7)的转动进行发电。6.根据权利要求5所述的一种具有压缩空气储能的海上风电基础，其特征在于，所述发电组件包括：第一圆盘(62)，所述第一圆盘(62)同轴固设在第一转轴(6)上，所述第一圆盘(62)的外侧沿周向设有若...

【专利技术属性】
技术研发人员：张媛，张兆德，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：