[发明专利]一种海上风电海水源热泵冷却系统及方法

说明书

本发明提供的一种海上风电海水源热泵冷却系统及方法，本系统采用了多循环模式，各发热设备内的热量通过蒸发散热器带走到机舱内冷却系统、机舱内冷却系统通过热泵循环高效地在换热器内同海水源冷却系统内的流体换热，海水源冷却系统通过换热器同海水进行换热；一是避免了高腐蚀性的海水进入循环腐蚀设备，降低设备寿命；二是各循环可以使用不同的换热流体，增强换热的效率，减轻整体的重量；三是各循环可采用不同的压力和循环形式，例如压缩‑换热‑膨胀等，增强了系统的整体换热效率；四是各循环独立运行，冗余度较高，便于修理和更换。

技术领域

本发明属于风力发电领域，特别涉及一种海上风电海水源热泵冷却系统及方法。

背景技术

风力发电是利用地球环境中风的能量，将其通过风力发电机转化为电能，已实现供能的发电手段，其发电过程清洁无污染，是完全的可再生能源形式。同时，全球风资源蕴藏丰富，在降低二氧化碳排放的大环境下，风电是调整能源结构的关键所在，世界各国近年来在风电领域都进行了长足的发展。现阶段设备制造、技术研发、装机并网方面都取得了很大的成就，风电装机量不断扩大，发电量持续提高，总体能源占比有效提升。

随着风电产业布局的不断深入，陆上可供风力发电开发的区域已经趋近饱和，而海上风电已成为了下一个重要的风力发电发展点，海上风速较大的特点给予了风力发电得天独厚的条件，近几年，海上风电装机在全世界范围内不断攀升。

风力发电机运行时，其风轮捕获得到能量的利用效率是肯定低于百分百的，在机舱内的发电、传动、功率转换过程都会造成能量的损失，这些未被利用的能量就会造成发热问题，一般的大型风力发电机都需配备相应的散热设备。然而，这些散热设备的运行需要耗费掉较大的电能，降低了风力发电机运行的经济性，同时，若散热效果不好，会直接影响到设备运行的安全性，造成设备超温。海上风力发电机组相比于陆上机组而言，其体量、功率更大，造成其能量传输过程中的能量损失更大，散热问题更加突出，现有散热系统需要消耗大量的电能对机组进行冷却，而海上风电机组附近最佳的冷源海水却未被很好地利用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种海上风电海水源热泵冷却系统及方法，以解决现有技术中海上风电机组附近最佳的冷源海水未能被很好地利用的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种海上风电海水源热泵冷却系统，包括风轮、压缩机、机舱冷凝散热器、分流器、储液池和海水换热器；所述风轮的动力输出端依次连接有齿轮箱，齿轮箱的输出端连接有发电机，发电机的输出端连接有变流器；所述发电机发出的电通过变流器传递至能量管理系统；

所述齿轮箱连接有齿轮箱蒸发散热器，所述发电机连接有发电机蒸发散热器，所述变流器连接有变流器蒸发散热器；

所述分流器的三路出口分别和齿轮箱蒸发散热器的冷侧入口、发电机蒸发散热器的冷侧入口及变流器蒸发散热器的冷侧入口连接；

所述齿轮箱蒸发散热器的冷侧出口、发电机蒸发散热器的冷侧出口及变流器蒸发散热器的冷侧出口汇流至汇流管路，所述汇流管路和压缩机的低压进口连接；所述压缩机的高压出口和机舱冷凝散热器的热侧入口连接，机舱冷凝散热器的热侧出口和分流器的入口连接；

所述机舱冷凝散热器的冷侧入口和循环泵的流体出口连接，所述机舱冷凝散热器的冷侧出口和海水换热器的流体入口连接，所述海水换热器的流体出口和储液池的入口管连接；所述储液池的出口管和循环泵的流体入口连接；所述海水换热器内部设置有换热腔，所述换热腔开设有通流进口和通流出口，所述通流进口和通流出口均和海水连通。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述能量管理系统分别连接至储能单元、传输海底电缆；所述能量管理系统分别连接至压缩机和循环泵。

优选的，还包括塔底基础，所述塔底基础上设置有塔筒，所述塔筒上安装有机舱；