【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒及安装方法，属于风力发电机塔筒结构设计领域。
技术介绍
1、风力发电机塔筒是风机的承重结构，其结构稳定性对于整个风机的运行会起到直接作用，尤其是随着大型化风机的发展，对其制造运输安装及后期维护等也都提出了更高的要求。此外，由于风速不稳定，风力发电具有很强波动性和间歇性，导致电力系统频率稳定性问题愈加严重，电网调峰需求日益增加。传统的调峰主要依托火力发电，例如安装柴油发电机，但由于柴油机本身的特殊要求，在启动后30分钟内才能停止。而风力常常间断数秒至数分钟。不仅柴油机组频繁启动，影响使用寿命；而且风机重启动后柴油机同时作用，会造成电能过剩。
2、综上，本专利技术提出一种全新的风机塔筒结构，以有效解决大型化风机发展所面临的各种问题。
3、另一种电网调峰技术方案是采用飞轮储能装置。该系统可以实现动能和电能相互转换的装置，即在充电时，电动机带动飞轮高速转动于是电能转化为动能储存起来；在放电时，高速转动的飞轮带动发电机运行将动能转换为电能。对比其它电网调峰方案，例如超级电容器、超导磁储能、抽水储能，飞轮储能响应时间为毫秒级，具有持续释能时间长，响应时间快速的特点，可以有效平缓风电场的输出功率，进而调节电网频率。因此，国际上科研机构已将飞轮储能技术引入可再生能源发电，从而辅助电网调峰。
4、综上所述，风机电网调峰问题较为突出，亟需提出一种配置高密度机械储能的风电发电机组技术方案，即采用塔筒内飞轮储能装置，达到储能和电网调峰的目的。
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1、本专利技术的目的在于提供一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒及安装方法，以解决上述
技术介绍
中风力发电机组输出功率的波动性问题和风机自身的稳定性等问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒，包括塔筒和飞轮储能系统，所述塔筒内部设有支撑座，用以支撑飞轮储能系统。所述飞轮储能系统沿塔筒中轴线固定在支撑座上，其形状为圆柱形，直径小于塔筒内径，具有较大的高度，以提升储能密度和效率。在飞轮储能系统上方设有上人平台和塔筒门，塔筒内部的侧面设有爬梯。
4、上述技术方案中，进一步的，塔筒底部向内设有扩底，塔筒扩底上设有底部螺栓孔，用以连接风机基础。
5、进一步的，塔筒扩底上方设有至少3m高的空间，以安装电气平台、辅助变压器、变频柜等设备。即塔筒扩底与支撑座的高度差不小于3m，支撑座为圆环状，上设有若干支撑座螺栓孔用于安装飞轮储能系统；在支撑座下方，紧贴塔筒内壁处设有多个楔形支座，以提升支撑座的稳定性；所述塔筒顶部设有若干顶部螺栓孔用于连接上层塔筒。
6、进一步的，所述飞轮储能系统包括飞轮储能主体及设于飞轮储能主体底部的飞轮底座，飞轮底座直径大于飞轮储能主体底部直径，且飞轮底座上设有若干飞轮底座螺栓孔，所述飞轮底座螺栓孔的尺寸和位置与支撑座螺栓孔一致。飞轮储能系统通过螺栓固定于支撑座。飞轮储能系统和塔筒的中轴线一致，该系统一方面可以降低风力发电机组的整体重心，另一方面通过飞轮转动时产生的陀螺效应降低风力发电机组的水平摇摆，进而增强风电机组的稳定性。
7、进一步的，飞轮储能主体上方设有塔筒连接环，塔筒连接环(304)直径大于飞轮储能主体直径，塔筒连接环外沿设有连接件，通过焊接或螺栓连接方式与塔筒内壁相连。
8、进一步的，所述上人平台设于塔筒内且位于飞轮储能系统上方至少1.8m处，与上人平台同高度的塔筒外壳上设有塔筒门。
9、进一步的，所述塔筒内壁上设有爬梯，爬梯从塔筒底部扩底向上延伸至上人平台。为了布置爬梯，上人平台、塔筒连接环和支撑座上分别设有第一爬梯孔、第二爬梯孔和第三爬梯孔。
10、进一步的，利用上述的一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒的安装方法，具体安装步骤包括：
11、步骤一：塔筒吊装
12、塔筒到场后吊装，并与风机基础连接。运往现场吊装的塔筒在出厂前应安装爬梯、支撑座和楔形底座。
13、步骤二：飞轮储能系统吊装
14、将飞轮储能系统吊装至塔筒内的支撑座上，对准后通过螺栓固定飞轮底座和支撑座，然后采用焊接或螺栓的方式连接塔筒连接环上的连接件与塔筒内壁上的预埋件。
15、步骤三：安装上人平台
16、吊装上人平台，并将上人平台固定在飞轮储能系统上方约1.8m处。
17、步骤四：吊装上层塔筒
18、上述塔筒安装完毕后，作为第一层塔筒，在其上再吊装上层其他风机塔筒。上层塔筒与市场常见的风机塔筒一致，不含有飞轮储能系统、上人平台等附属配件。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
20、(1)将本专利技术的风机塔筒作为整个风机的最底层塔筒，在其底部布置有飞轮储能系统，通过电能和飞轮动能的相互转换，进而调节电网频率，实现全程调峰。相比于火力发电、超级电容器、超导磁储能及抽水储能等调峰手段，飞轮储能响应时间为毫秒级，具有持续释能时间长，响应负荷快速等优势。
21、(2)本专利技术充分利用第一节塔筒底部的圆柱形空间，布置具有高度大、储能密度大的飞轮储能系统，充分利用了风机塔筒的内部空间，此外，在电网调峰的同时可以增加塔筒的刚度和整体性，降低风电机组上部结构的整体重心，对增加风机上部结构的稳定性有极大帮助。
22、(3)本专利技术的新型风机塔筒中飞轮储能系统的轴心与塔筒轴心一致，飞轮绕竖向轴高速转动，从而产生陀螺效应，形成稳定力矩。稳定力矩可以用来抵抗水平风荷载作用，降低风电机组的水平摇摆，可提高风机稳定性。
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1.一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒，其特征在于，包括塔筒(1)和飞轮储能系统(3)，所述塔筒(1)内部设有支撑座(103)，所述飞轮储能系统(3)沿塔筒(1)中轴线固定在支撑座(103)上，其形状为圆柱形，直径小于塔筒(1)内径，在飞轮储能系统(3)上方设有上人平台(102)和塔筒门(2)，塔筒(1)内部的侧面设有爬梯(4)。
2.根据权利要求1所述的一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒，其特征在于，所述塔筒(1)底部向内设有扩底(105)，扩底上设有底部螺栓孔(1051)用以连接风机基础，扩底(105)与支撑座(103)的高度差不小于3m用于在扩底上安装设备；所述支撑座(103)为圆环形，支撑座(103)上设有若干支撑座螺栓孔(1031)；在支撑座(103)下方，紧贴塔筒(1)内壁处设有多个楔形支座(104)用于提升支撑座(103)的稳定性；所述塔筒(1)顶部设有若干顶部螺栓孔(106)用于连接上层塔筒。
3.根据权利要求1所述的一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒，其特征在于，所述飞轮储能系统(3)包括飞轮储能主体(302)及设于所述飞轮储能主体
4.根据权利要求3所述的一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒，其特征在于，所述飞轮储能主体(301)上设有塔筒连接环(304)，塔筒连接环(304)直径大于飞轮储能主体直径，塔筒连接环(304)外沿设有连接件(3041)用于通过焊接或螺栓连接方式与塔筒(1)内壁相连。
5.根据权利要求4所述的一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒，其特征在于，所述爬梯(4)从塔筒内底部向上延伸至上人平台(102)，为了布置爬梯(4)，在上人平台(102)、塔筒连接环(304)和支撑座(103)上分别设有第一爬梯孔(1021)、第二爬梯孔(3042)和第三爬梯孔(1032)。
6.根据权利要求1所述的一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒，其特征在于，所述上人平台(102)设于塔筒内且位于所述飞轮储能系统(3)上方至少1.8m处，与上人平台(102)同高度的塔筒外壳(101)上设有塔筒门(2)。
7.权利要求1-6任一项所述的一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒的安装方法，其特征在于：塔筒(1)内部构件安装可在厂房内完成，也可通过现场吊装施工；其吊装施工步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒，其特征在于，包括塔筒(1)和飞轮储能系统(3)，所述塔筒(1)内部设有支撑座(103)，所述飞轮储能系统(3)沿塔筒(1)中轴线固定在支撑座(103)上，其形状为圆柱形，直径小于塔筒(1)内径，在飞轮储能系统(3)上方设有上人平台(102)和塔筒门(2)，塔筒(1)内部的侧面设有爬梯(4)。
2.根据权利要求1所述的一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒，其特征在于，所述塔筒(1)底部向内设有扩底(105)，扩底上设有底部螺栓孔(1051)用以连接风机基础，扩底(105)与支撑座(103)的高度差不小于3m用于在扩底上安装设备；所述支撑座(103)为圆环形，支撑座(103)上设有若干支撑座螺栓孔(1031)；在支撑座(103)下方，紧贴塔筒(1)内壁处设有多个楔形支座(104)用于提升支撑座(103)的稳定性；所述塔筒(1)顶部设有若干顶部螺栓孔(106)用于连接上层塔筒。
3.根据权利要求1所述的一种配置高密度机械储能的新型风机塔筒，其特征在于，所述飞轮储能系统(3)包括飞轮储能主体(302)及设于所述飞轮储能主体(301)底部的飞轮底座(303)，飞轮底座直径大于飞轮储能主体底部直径，且飞轮底座上设有若干飞轮底座螺栓孔(3031...
【专利技术属性】
技术研发人员：童森杰，沈侃敏，董雪，余学佳，王滨，连金龙，姜贞强，张文龙，杨宏毅，严舒豪，王海宇，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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