本发明专利技术提供一种利用压缩空气储能增强风电输出稳定性的装置系统及方法，所述装置系统包括通过自动控制装置相连的风力发电模块和压缩空气储能模块；所述风力发电模块包括风力发电机组以及分别与风力发电机组相连的电动机和风速测量装置；所述压缩空气储能模块包括空气压缩装置和储气装置；所述电动机与空气压缩装置相连。本发明专利技术所述方法将风力发电模块因自然环境导致的多变、不稳定的电能通过压缩空气储能模块调节，最终输出高质量、稳定的电能，大大降低电网的调峰压力，提高安全性能。提高安全性能。提高安全性能。
【技术实现步骤摘要】
利用压缩空气储能增强风电输出稳定性的装置系统及方法
[0001]本专利技术涉及风电调度优化
，尤其涉及一种利用压缩空气储能增强风电输出稳定性的装置系统及方法。
技术介绍
[0002]随着新能源发电行业大规模发展，风力发电受到广泛关注。风力发电大规模应用可减少温室气体排放，为降低大气污染做出了巨大的贡献。
[0003]然而，风力发电也存在着两个较大的问题，即具有较强的随机性和波动性及不确定性，这两大特点对风力发电大规模接入电力系统造成了极大的挑战。电能的无法大量储存及风电的随机性和波动性导致了大量的弃风现象。
[0004]近些年新型储能技术迅速发展，将风电机组通过配合化学储能系统，将原本需要弃风时的电能进行储存，在负荷不足的时候释放电能，可以作为削峰填谷的能量缓冲手段。
[0005]CN114123323A公开了一种基于电化学储能参与含大规模海上风电的调峰优化运行方法：选定某沿海地区已配建电化学储能的海上风电场，考虑海上风电和电化学储能联合参与调峰辅助服务，以海上风电和电化学储能联合运行收益最大、海上风电和电化学储能联合输出功率波动方差最小以及火电机组总运行成本最小为优化目标，建立海上风力发电和电化学储能联合参与调峰辅助服务的优化模型。采用分层和归一化方法对含多目标的模型进行简化处理。本方案对海上风电和电化学储能出力进行优化运行，可有效减少海上风电弃风量，提高海上风电与电化学储能联合运行的总收益，并减少火电机组总运行成本。
[0006]CN212063516U公开了一种清洁能源发电供电供热系统，其包括风力发电场、光伏发电场、电化学储能系统和换热装置；风力发电场、光伏发电场均与电化学储能系统连接，风力发电场、光伏发电场、电化学储能系统和电网分别通过输电线路与固体蓄热式锅炉连接；固体蓄热式锅炉与换热装置连通形成循环回路，换热装置与热用户连接成循环回路。经电化学储能系统调整后的风电、光伏限电电力转化成热量储存于固体蓄热式锅炉的蓄热装置中，将限电时段不能上网的风电、光伏发电充分利用，减少风力发电和光伏发电的波动性，减轻电网调峰压力；提高了风电、光伏发电就地消纳能力，对大气污染防治、降低碳排放和提高本地可再生能源消纳比例有重要意义。
[0007]上述的化学电池储能方式能量密度大，效率比较高，但是存在寿命短，后期处理时对环境污染较大的问题。而且耦合系统中还缺少可以有效保护电网的一体化灵敏控制方法。
[0008]因此，提供一种利用压缩空气储能增强风电输出稳定性的装置系统及方法，避免了化学储能的不足，同时根据风力发电系统发生明显波动时进行灵敏介入，以达到控制联合系统可以向电网提供稳定的电能的目的。
技术实现思路
[0009]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种利用压缩空气储能增强风电输出稳
定性的装置系统及方法，根据风速变化对压缩空气储能模块进行调控，既降低风场弃风率，又实现风电稳定输出，为电网提供了稳定的电能。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种利用压缩空气储能增强风电输出稳定性的装置系统，所述装置系统包括通过自动控制装置相连的风力发电模块和压缩空气储能模块；
[0012]所述风力发电模块包括风力发电机组以及分别与风力发电机组相连的电动机和风速测量装置；
[0013]所述压缩空气储能模块包括空气压缩装置和储气装置；
[0014]所述电动机与空气压缩装置相连。
[0015]本专利技术提供的利用压缩空气储能增强风电输出稳定性的装置系统通过自动控制装置对风力发电模块和压缩空气储能模块进行调控，压缩空气储能模块本身具有启动速度快的优势，非常适合参与负荷稳定调节工作。
[0016]当自动控制装置收到风速测量装置传输的风速增大信号时，调控风力发电模块，将其由于风速变大而增发的电能输送至电动机，用于驱动压缩空气储能模块中的空气压缩装置进行空气压缩，消纳提升的发电量，压缩空气进入储气装置；当自动控制装置收到风速测量装置传输的风速降低信号时，利用高压空气膨胀做功，压缩空气储能模块输出功率，控制系统通过风速变化量对应的功率进行调节，从而增强风电输出的稳定性。
[0017]本专利技术中的自动控制装置也可以由总自动控制装置及与该总自动控制装置分别连接的风力发电模块自动控制装置和压缩空气储能模块自动控制装置组成，这两个自动控制装置对两个模块进行分别控制。
[0018]优选地，所述自动控制装置分别与风速测量装置、电动机和储气装置相连。
[0019]优选地，所述压缩空气储能模块还包括依次与空气压缩装置相连的第一换热装置、储气装置、第二换热装置、透平和发电机。
[0020]本专利技术中风力发电机组发出的电能汇集到压缩空气储能模块的发电机输出端，当风速平稳且电网调度无任何变化指令时，风力发电模块所发电量全部并网。
[0021]优选地，所述压缩空气储能模块还包括第一换热介质储存装置和第二换热介质储存装置。
[0022]优选地，所述第一换热介质储存装置、第一换热装置、第二换热介质储存装置和第二换热装置循环连接。
[0023]优选地，所述风力发电机组与电网相连。
[0024]优选地，所述发电机与电网相连。
[0025]第二方面，本专利技术还提供一种利用压缩空气储能增强风电输出稳定性的方法，所述方法采用第一方面所述的利用压缩空气储能增强风电输出稳定性的装置系统进行；所述方法包括自动控制装置根据风速变化值对风力发电模块和压缩空气储能模块进行调控。
[0026]优选地，当风速增加时，自动控制装置调节风力发电模块，将其由于风速变大而增发的电能输送至电动机，用于驱动压缩空气储能模块中的空气压缩装置进行空气压缩，产生的第一空气进入储气装置存储，压缩热能存储于第二换热介质储存装置中，实现风电输出稳定性。
[0027]优选地，当风速降低时，自动控制装置调节压缩空气储能模块，将储气装置内的第
一空气释放，将第二换热介质储存装置中存储的压缩热能释放，经过第二换热装置对第一空气进行加热，产生的第二空气通过空气透平做功，空气透平带动发电机发电，发电机输出电能与风力发电机组输出电能一同输送到电网，实现风电输出稳定性。
[0028]优选地，当风速增加且收到电网调度升负荷指令时，判断风速增加多产生的电能是否能满足升负荷指令的要求，若满足要求，则无需进行调节；若不能满足要求，则进行人工调整，关闭空气压缩装置或降低空气压缩装置的运行功率，将储气装置内的第一空气释放，将第二换热介质储存装置中存储的压缩热能释放，促进发电机发电，使装置系统按指令要求供电。
[0029]优选地，当风速增加且收到电网调度降负荷指令时，将风力发电机组产生的多余的电能输送至电动机，用于驱动压缩空气储能模块中的空气压缩装置进行空气压缩，将电能储存起来，使装置系统按指令要求供电。
[0030]优选地，当风速降低且收到电网调度升负荷指令时，进行人工调整，关闭空气压缩装置或降低空气压缩装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用压缩空气储能增强风电输出稳定性的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括通过自动控制装置(11)相连的风力发电模块和压缩空气储能模块；所述风力发电模块包括风力发电机组(1)以及分别与风力发电机组(1)相连的电动机(2)和风速测量装置(12)；所述压缩空气储能模块包括空气压缩装置(3)和储气装置(5)；所述电动机(2)与空气压缩装置(3)相连。2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述自动控制装置(11)分别与风速测量装置(12)、电动机(2)和储气装置(5)相连。3.根据权利要求1或2所述的装置系统，其特征在于，所述压缩空气储能模块还包括依次与空气压缩装置(3)相连的第一换热装置(4)、储气装置(5)、第二换热装置(6)、透平(7)和发电机(8)。4.根据权利要求1～3任一项所述的装置系统，其特征在于，所述压缩空气储能模块还包括第一换热介质储存装置(9)和第二换热介质储存装置(10)；优选地，所述第一换热介质储存装置(9)、第一换热装置(4)、第二换热介质储存装置(10)和第二换热装置(6)循环连接。5.根据权利要求1～4任一项所述的装置系统，其特征在于，所述风力发电机组(1)与电网(13)相连；优选地，所述发电机(8)与电网(13)相连。6.一种利用压缩空气储能增强风电输出稳定性的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1～5任一项所述的利用压缩空气储能增强风电输出稳定性的装置系统进行；所述方法包括自动控制装置(11)根据风速变化值对风力发电模块和压缩空气储能模块进行调控。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当风速增加时，自动控制装置(11)调节风力发电模块，将其由于风速变大而增发的电能输送至电动机(2)，用于驱动压缩空气储能模块中的空气压缩装置(3)进行空气压缩，产生的第一空气进入储气装置(5)存储，压缩热能存储于第二换热介质储存装置(10)中，实现风电输出稳定性。8...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭嘉靖，张成义，朱幼君，闫立鹏，
申请(专利权)人：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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