[发明专利]一种稳定的风电场输出系统及其工作方法

说明书

本发明涉及可再生能源利用技术领域，具体的讲是一种稳定的风电场输出系统及其工作方法，本发明可以根据负荷预测、可再生能源输出功率预测等构成的智能控制模型，准确预测风电发电功率，从而为风电场输出功率和可再生能源补热进行合理预判，然后基于压缩空气储能、太阳能集热器、燃气补燃装置构成可平抑风能波动的稳定风电输出系统。

技术领域

本发明涉及可再生能源利用技术领域，具体的讲是一种稳定的风电场输出系统及其工作方法。

背景技术

随着传统能源的日益枯竭及化石燃料燃烧排放造成的气候问题日益严重，能源的供应和环境保护成为制约社会经济发展的瓶颈。可再生能源的有效利用受到世界各国的重视。风能作为一种清洁的可再生能源，其蕴含量巨大。近年来风力发电由于技术日臻成熟，其装机容量迅速增长。然而由于风能的间歇性和不确定性，风电作为不稳定发电端的接入会对电网造成冲击，因而各地“弃风”现象严重。故研发稳定风电场输出系统将是解决这一问题的重要措施。

压缩空气储能compressed air energy storage, CAES指在电网电力负荷低谷时，将电能用来驱动压缩机，压缩空气并储存在储气罐、山洞、储气井等中；在电网电负荷高峰时期释放压缩空气推动轮机发电。具有储能容量大、寿命长、响应速度快、安全性高、环境友好等特性，且能源转换效率高。因此压缩空气储能是极具发展潜力的储能技术。

专利CN103114971A公开了一种用于平抑集群化风电场功率输出波动的混合储能系统，该专利主要由大容量的压缩空气储能装置和小容量的飞轮储能装置组成，分别用于平抑风电场输出功率中的慢变分量和快变分量，从而解决风电并网问题。专利CN201110260765主要针对风电场多余风电驱动压气机压缩空气，进而储存到储气室，当电力紧缺时，释放储气室的高压空气，与燃料在燃烧室燃烧，推动燃气透平做功发电。其实质是用电力过剩时，多余电力压缩空气并储存，电力紧缺时，为燃气发电系统提供高压空气进而发电，且不包含可再生能源的利用。专利CN201210333439主要针对多余风电压缩空气，储存在由风机塔筒、地下空气储存室、联通管道和调节阀门组成压缩空气容器阵列，并通过集热器及塔筒外层吸热涂层，收集太阳能加热空气，提高空气压强。其本质针对传统压缩空气储能系统的储气罐的改良，建立压缩空气容积阵列，并应用到风电场。

以上专利都公开了风电热能在电力中的使用，但都没有考虑到天气对整个风电系统的影响，为此设计了一种基于压缩空气储能调节的稳定风电场输出系统及其工作方法。

发明内容

本发明突破了现有技术的难题，设计了一种基于压缩空气储能调节的稳定风电场输出系统及其工作方法。

为了达到上述目的，本发明设计了一种稳定的风电场输出系统，包括：风机、电机、压缩机、膨胀机、发电机、储气罐、换热器、阀门、燃烧器和太阳能集热器，其特征在于：风机分别与智能控制系统、电机的一端、电网相连，电机的另一端与压缩机的一侧相连，压缩机的另一侧与膨胀机的一侧相连，压缩机的下端口与储气罐的顶部端口相连，膨胀机的另一侧与发电机的一端相连，膨胀机的下端口与燃烧器的顶端左连接口相连，发电机的另一端与电网相连，储气罐的侧口与智能控制系统相连，储气罐的低口与换热器一的一端相连，换热器一的同一端还分别与阀门、换热器二的一端相连，换热器一的另一端分别与燃烧器底端左接口、太阳能集热器的一端相连，燃烧器底端的右接口与换热器二的另一端相连，燃烧器顶端右侧接口连接外置天然气管道，燃烧器的一侧则与智能控制系统相连，智能控制系统还与太阳能集热器相连，太阳能集热器的另一端分别与阀门的另一端、换热器二的另一端相连。

所述智能控制系统包括：气象资料实时处理模块，预测执行模块，气象资料数据库模块，负荷需求预测模块和智能控制模块，所述气象实时处理模块与气象资料数据库模块、预测执行模块相连，预测执行模块分为三路与气象资料数据库模块、智能控制模块和负荷需求预测模块相连，负荷需求预测模块则又与智能控制模块相连。

本发明还设计了一种稳定的风电场输出系统的工作方法，其特征在于：按照如下步骤进行调节工作：