CN110332075A - 间冷式空气储热储能海上风力发电***及运行方法 - Google Patents
间冷式空气储热储能海上风力发电***及运行方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110332075A CN110332075A CN201910730137.5A CN201910730137A CN110332075A CN 110332075 A CN110332075 A CN 110332075A CN 201910730137 A CN201910730137 A CN 201910730137A CN 110332075 A CN110332075 A CN 110332075A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat exchanger
- energy storage
- air
- heat accumulation
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 80
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 32
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 9
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- CUZMQPZYCDIHQL-VCTVXEGHSA-L calcium;(2s)-1-[(2s)-3-[(2r)-2-(cyclohexanecarbonylamino)propanoyl]sulfanyl-2-methylpropanoyl]pyrrolidine-2-carboxylate Chemical compound [Ca+2].N([C@H](C)C(=O)SC[C@@H](C)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C([O-])=O)C(=O)C1CCCCC1.N([C@H](C)C(=O)SC[C@@H](C)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C([O-])=O)C(=O)C1CCCCC1 CUZMQPZYCDIHQL-VCTVXEGHSA-L 0.000 claims 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/10—Combinations of wind motors with apparatus storing energy
- F03D9/18—Combinations of wind motors with apparatus storing energy storing heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
- F03D9/255—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator connected to electrical distribution networks; Arrangements therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
- F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
- F04B41/02—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids having reservoirs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
- F05B2240/95—Mounting on supporting structures or systems offshore
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/727—Offshore wind turbines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种间冷式空气储热储能海上风力发电***及运行方法,该***包括风力发电机、海底电缆、升压站、储热储能站平台、储热器、换热器、高压和低压空压机、高压和低压空气透平、水下储气气囊、连接管线和阀门,可实现将海上风电产生的过剩电能通过多个空压机储存至水下气囊和储热器中,当海上风电产生的电能不足或无法产生电能时,气囊中的压缩空气在换热器内先后两次与从储热器流出的高温储热工质吸收热量后,分别推动高压和低压空气透平做功,将空气压缩能和储热器中的热能高效转化为电能,向电网提供电能,通过此种方案实现海上风电机组自身具有一定的功率调节能力,可显著降低或消除现有海上风电功率波动过大而引起对电网的冲击。
Description
技术领域
本发明涉及海上风力发电和空气储热储能技术的交叉领域,具体涉及一种间冷式空气储热储能海上风力发电***及运行方法。
背景技术
海上风电技术是一种利用海上风能的先进的清洁能源技术,海上风能具有总储量大、可利用小时数长的特点,但受到海上风速波动的影响,海上风电的功率输出并不稳定,因此海上风电对电网体系存在***性的冲击。为解决海上风电功率输出与电网需求不匹配的难题,海上风电场或电网需要考虑配备一定比例的抽水储能电站、空气储能电站或电池储能电站。然而,抽水储能电站需要依托地形和水源建设;空气储能的能量密度低,所以陆上空气储能电站所需储气体积大,如果采用金属储气罐成本太高,一般采用废气的矿井作为存储空气的容积,因此空气储能电站建设也存在储气地域受限,且当储存气体使用的压力降低时,透平功率输出不稳定;电池储能电站原理简单,虽不依赖地形,但其技术本身还不够成熟、稳定,行业内未形成统一标准,现有电池储能电站运行寿命较短、建设费用较高、易发生恶劣事故。如果可以将压缩空气储能与海上风电机组结合,将压缩空气储存在海平面以下的气囊中,则可以提高海上风电机组自身功率输出的稳定性,使海上风电机组的输出功率具有一定范围的调节能力,则可以降低海上风电对电网的冲击,降低电网对抽水储能电站、陆上空气储能电站或电池储能电站的建设和调峰需求。目前,尚无有效的水下空气储热储能技术方案能实现海上风电功率输出与电网需求波动进行实时的功率匹配和调节。如果能够开发一种技术,实现海上风电机组自身具有调节能力,将使海上风能更好的利用。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种间冷式空气储热储能海上风力发电***及运行方法,该***自身具有一定的功率调节能力,可显著降低或消除现有海上风电功率波动过大而引起对电网的冲击。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
间冷式空气储热储能海上风力发电***,包括一个或多个风力发电机1、风力机海底电缆2、升压站3、海底电缆4、海底储热储能站电缆5、储热储能站平台6、储热器7、换热器8、低压空压机9、高压空压机10、高压空气透平11、低压空气透平12、气囊13、储热器进口管线14、储热器出口管线15、低压空压机进口管线16、低压空压机出口管线17、高压空压机进口管线18、高压空压机出口管线19、高压空气透平进口管线20、高压空气透平出口管线21、低压空气透平进口管线22、低压空气透平出口管线23、换热器出口管线24、换热器出口阀门25、气囊进口管线26、换热器进口管线27、换热器进口阀门28和气囊出口管线29,其中,一个或多个风力发电机1通过风力机海底电缆2与升压站3相连,升压站3通过海底电缆4连接到外部电网,升压站3还通过海底储热储能站电缆5与储热储能站平台6相连,储热器7、换热器8、低压空压机9、高压空压机10、高压空气透平11和低压空气透平12固定于储热储能站平台6上,低压空压机进口管线16一端置于空气中,另一端与低压空压机9的进口相连,低压空压机出口管线17一端与低压空压机9的出口相连,另一端与换热器8的进口相连,高压空气透平进口管线20一端与换热器8的出口相连,另一端与高压空气透平11的进口相连,高压空气透平出口管线21一端与高压空气透平11的出口相连,另一端与换热器8的进口相连,低压空气透平进口管线22一端与低压空气透平12的进口相连,另一端与换热器8的出口相连,低压空气透平出口管线23一端与低压空气透平12的出口相连,另一端置于空气中,储热器进口管线14的一端与储热器7的进口相连,另一端与换热器8的出口相连,储热器出口管线15一端与储热器7的出口相连,另一端与换热器8的进口相连,换热器8的出口通过相连接的换热器出口管线24和气囊进口管线26与固定在海水下的气囊13的进口相连,在换热器出口管线24上设置有换热器出口阀门25,换热器8的进口通过相连接的换热器进口管线27和气囊出口管线29与固定在海水下的气囊13的出口相连,在换热器进口管线27上设置有换热器进口阀门28。
所述储热储能站平台6固定于海岛上或船体上。
所述气囊13的个数大于等于1,且当气囊13的个数大于1时,气囊13间彼此相互连通,所述气囊13固定于80至1000米以内的某一固定深度。
所述低压空压机9和高压空压机10的工作电压与升压站3的电压相同,高压空气透平11和低压空气透平12机组的输出电压与升压站3的电压相同。
所述风力发电机1输出的电能可通过风力机海底电缆2传输至升压站3变压后,再输送给电网或储热储能站平台6,储热储能站平台6产生的电功率可以直接通过海底储热储能站电缆5和海底电缆4传送至电网。
所述间冷式空气储热储能海上风力发电***的运行方法,主要有三个阶段,分别为直接上网阶段、储能储热阶段和放能放热阶段,所述直接上网阶段是指间冷式空气储热储能海上风力发电***的输出功率为电网需求值的90%至110%时,换热器出口阀门25和换热器进口阀门28处于关闭状态,风力发电机1输出的电能全部依次通过风力机海底电缆2、升压站3和海底电缆4传输至电网;所述储能储热阶段是指间冷式空气储热储能海上风力发电***的输出功率为电网需求值的110%以上时,换热器出口阀门25处于开启状态,换热器进口阀门28处于关闭状态,风力发电机1输出的电功率分为两部分电功率,第一部分为与电网需求值相等的电功率,第二部分为多出电网需求值的部分电功率,其中第一部分电功率依次通过风力机海底电缆2、升压站3和海底电缆4传输至电网,第二部分电功率依次通过风力机海底电缆2、升压站3、海底电缆4、海底储热储能站电缆5输送至储热储能站平台6,带动低压空压机9和高压空压机10对气体做功,将电能转化为气体的压缩能和热能,气体的压缩能储存在气囊9中,压缩气体产生的热能通过在换热器8内压缩气体与储热工质间的流动换热,将热能储存在储热器7中;所述放能放热阶段是指间冷式空气储热储能海上风力发电***的输出功率为电网需求值的90%以下时,换热器出口阀门25处于关闭状态,换热器进口阀门28处于开启状态,气囊9中的高压气体先进入换热器8,与储热器7流出的储热工质在换热器8中进行热交换,温度升高后的高压气体推动高压空气透平11做功发电使得高压气体降温降压后再次进入换热器8中与储热器7流出的储热工质进行热交换后,再次提升温度的气体工质,推动低压空气透平12做功发电,高压空气透平11和低压空气透平12输出的电能通过海底储热储能站电缆5和海底电缆4输送至电网。
本发明的有益效果在于:
目前,尚未见到可用于解决海上风电上网电功率波动性过大问题的成熟技术方案。本发明提出了一种可操作性高的间冷式空气储热储能海上风力发电***,本发明通过在近海岛屿或浮动船体上设置高压和低压空气压缩机、高压和低压空气透平、换热器、储热器和水下储气气囊的技术方案,可实现将海上风电产生的过剩电能通过多个空压机储转化为气体的压缩能和热能,气体的压缩能储存至水下的气囊中,储气压力可达0.8MPa至10MPa,提高了空气储能的的能量密度,当海上风电产生的电能不足或无法产生电能时,气囊中的压缩空气在换热器内先后两次从储热器流出的高温储热工质吸收热量后,分别推动高压和低压空气透平做功,将空气压缩能和储热器中的热能高效转化为电能,向电网提供电能,通过此种方案实现海上风电机组自身具有一定的功率调节能力,可显著降低或消除现有海上风电功率波动过大而引起对电网的冲击。本方案采用水下气囊储气,当气囊内的气体减少时,气体的压力等同于周围海水压力,气囊体积收缩,可实现透平进口气压不变,可使本***中的空气透平功率输出特性比陆上空气储能电站透平输出特性更加平稳、高效。同时,本方案采用较低成本的水下气囊方案代替价格昂贵的储罐,降低了成本且不受用陆上空间限制,具有寿命长、灵活性高的特点。
附图说明
图1是本发明间冷式空气储热储能海上风力发电***的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
如图1所示,间冷式空气储热储能海上风力发电***,包括一个或多个风力发电机1、风力机海底电缆2、升压站3、海底电缆4、海底储热储能站电缆5、储热储能站平台6、储热器7、换热器8、低压空压机9、高压空压机10、高压空气透平11、低压空气透平12、气囊13、储热器进口管线14、储热器出口管线15、低压空压机进口管线16、低压空压机出口管线17、高压空压机进口管线18、高压空压机出口管线19、高压空气透平进口管线20、高压空气透平出口管线21、低压空气透平进口管线22、低压空气透平出口管线23、换热器出口管线24、换热器出口阀门25、气囊进口管线26、换热器进口管线27、换热器进口阀门28和气囊出口管线29,其中一个或多个风力发电机1通过风力机海底电缆2与升压站3相连,升压站3通过海底电缆4连接到外部电网,升压站3还通过海底储热储能站电缆5与储热储能站平台6相连,储热器7、换热器8、低压空压机9、高压空压机10、高压空气透平11和低压空气透平12固定于储热储能站平台6上,低压空压机进口管线16一端置于空气中,另一端与低压空压机9的进口相连,低压空压机出口管线17一端与低压空压机9的出口相连,另一端与换热器8的进口相连,高压空气透平进口管线20一端与换热器8的出口相连,另一端与高压空气透平11的进口相连,高压空气透平出口管线21一端与高压空气透平11的出口相连,另一端与换热器8的进口相连,低压空气透平进口管线22一端与低压空气透平12的进口相连,另一端与换热器8的出口相连,低压空气透平出口管线23一端与低压空气透平12的出口相连,另一端置于空气中,储热器进口管线14的一端与储热器7的进口相连,另一端与换热器8的出口相连,储热器出口管线15一端与储热器7的出口相连,另一端与换热器8的进口相连,换热器8的出口通过相连接的换热器出口管线24和气囊进口管线26与固定在海水下的气囊13的进口相连,在换热器出口管线24上设置有换热器出口阀门25,换热器8的进口通过相连接的换热器进口管线27和气囊出口管线29与固定在海水下的气囊13的出口相连,在换热器进口管线27上设置有换热器进口阀门28。
作为本发明的优选实施方式,所述储热储能站平台6固定于海岛上或船体上。
作为本发明的优选实施方式,所述气囊13的个数大于等于1,且当气囊13的个数大于1时,气囊13间彼此相互连通,所述气囊13固定于80至1000米以内的某一固定深度。
作为本发明的优选实施方式,所述低压空压机9和高压空压机10的工作电压与升压站3的电压相同,高压空气透平11和低压空气透平12机组的输出电压与升压站3的电压相同。
作为本发明的优选实施方式,一个或若干个风力发电机1输出的电能可通过风力机海底电缆2传输至升压站3变压后,再输送给电网或储热储能站平台6,储热储能站平台6产生的电功率可以直接通过海底储热储能站电缆5和海底电缆4传送至电网。
所述间冷式空气储热储能海上风力发电***的工作过程主要有三个阶段,分别为直接上网阶段、储能储热阶段和放能放热阶段,所述直接上网阶段是指间冷式空气储热储能海上风力发电***的输出功率为电网需求值的90%至110%时,换热器出口阀门25和换热器进口阀门28处于关闭状态,风力发电机1输出的电能全部依次通过风力机海底电缆2、升压站3和海底电缆4传输至电网;所述储能储热阶段是指间冷式空气储热储能海上风力发电***的输出功率为电网需求值的110%以上时,换热器出口阀门25处于开启状态,换热器进口阀门28处于关闭状态,风力发电机1输出的电功率分为两部分电功率,第一部分为与电网需求值相等的电功率,第二部分为多出电网需求值的部分电功率,其中第一部分电功率依次通过风力机海底电缆2、升压站3和海底电缆4传输至电网,第二部分电功率依次通过风力机海底电缆2、升压站3、海底电缆4、海底储热储能站电缆5输送至储热储能站平台6,带动低压空压机9和高压空压机10对气体做功,将电能转化为气体的压缩能和热能,气体的压缩能储存在气囊9中,压缩气体产生的热能通过在换热器8内压缩气体与储热工质间的流动换热,将热能储存在储热器7中;所述放能放热阶段是指间冷式空气储热储能海上风力发电***的输出功率为电网需求值的90%以下时,换热器出口阀门25处于关闭状态,换热器进口阀门28处于开启状态,气囊9中的高压气体先进入换热器8,与储热器7流出的储热工质在换热器8中进行热交换,温度升高后的高压气体推动高压空气透平11做功发电使得高压气体降温降压后再次进入换热器8中与储热器7流出的储热工质进行热交换后,再次提升温度的气体工质,推动低压空气透平12做功发电,高压空气透平11和低压空气透平12输出的电能通过海底储热储能站电缆5和海底电缆4输送至电网。
Claims (6)
1.间冷式空气储热储能海上风力发电***,其特征在于:包括一个或多个风力发电机(1)、风力机海底电缆(2)、升压站(3)、海底电缆(4)、海底储热储能站电缆(5)、储热储能站平台(6)、储热器(7)、换热器(8)、低压空压机(9)、高压空压机(10)、高压空气透平(11)、低压空气透平(12)、气囊(13)、储热器进口管线(14)、储热器出口管线(15)、低压空压机进口管线(16)、低压空压机出口管线(17)、高压空压机进口管线(18)、高压空压机出口管线(19)、高压空气透平进口管线(20)、高压空气透平出口管线(21)、低压空气透平进口管线(22)、低压空气透平出口管线(23)、换热器出口管线(24)、换热器出口阀门(25)、气囊进口管线(26)、换热器进口管线(27)、换热器进口阀门(28)和气囊出口管线(29),其中,一个或多个风力发电机(1)通过风力机海底电缆(2)与升压站(3)相连,升压站(3)通过海底电缆(4)连接到外部电网,升压站(3)还通过海底储热储能站电缆(5)与储热储能站平台(6)相连,储热器(7)、换热器(8)、低压空压机(9)、高压空压机(10)、高压空气透平(11)和低压空气透平(12)固定于储热储能站平台(6)上,低压空压机进口管线(16)一端置于空气中,另一端与低压空压机(9)的进口相连,低压空压机出口管线(17)一端与低压空压机(9)的出口相连,另一端与换热器(8)的进口相连,高压空气透平进口管线(20)一端与换热器(8)的出口相连,另一端与高压空气透平(11)的进口相连,高压空气透平出口管线(21)一端与高压空气透平(11)的出口相连,另一端与换热器(8)的进口相连,低压空气透平进口管线(22)一端与低压空气透平(12)的进口相连,另一端与换热器(8)的出口相连,低压空气透平出口管线(23)一端与低压空气透平(12)的出口相连,另一端置于空气中,储热器进口管线(14)的一端与储热器(7)的进口相连,另一端与换热器(8)的出口相连,储热器出口管线(15)一端与储热器(7)的出口相连,另一端与换热器(8)的进口相连,换热器(8)的出口通过相连接的换热器出口管线(24)和气囊进口管线(26)与固定在海水下的气囊(13)的进口相连,在换热器出口管线(24)上设置有换热器出口阀门(25),换热器(8)的进口通过相连接的换热器进口管线(27)和气囊出口管线(29)与固定在海水下的气囊(13)的出口相连,在换热器进口管线(27)上设置有换热器进口阀门(28)。
2.根据权利要求1所述的间冷式空气储热储能海上风力发电***,其特征在于:所述储热储能站平台(6)固定于海岛上或船体上。
3.根据权利要求1所述的间冷式空气储热储能海上风力发电***,其特征在于:所述气囊(13)的个数大于等于1,且当气囊(13)的个数大于1时,气囊(13)间彼此相互连通,所述气囊(13)固定于80至1000米以内的某一固定深度。
4.根据权利要求1所述的间冷式空气储热储能海上风力发电***,其特征在于:所述低压空压机(9)和高压空压机(10)的工作电压与升压站(3)的电压相同,高压空气透平(11)和低压空气透平(12)机组的输出电压与升压站(3)的电压相同。
5.根据权利要求1所述的间冷式空气储热储能海上风力发电***,其特征在于:一个或多个风力发电机(1)输出的电能通过风力机海底电缆(2)传输至升压站(3)变压后,再输送给电网或储热储能站平台(6),储热储能站平台(6)产生的电功率直接通过海底储热储能站电缆(5)和海底电缆(4)传送至电网。
6.权利要求1至5任一项所述的间冷式空气储热储能海上风力发电***的运行方法,其特征在于:所述间冷式空气储热储能海上风力发电***的工作过程有三个阶段,分别为直接上网阶段、储能储热阶段和放能放热阶段,所述直接上网阶段是指间冷式空气储热储能海上风力发电***的输出功率为电网需求值的90%至110%时,换热器出口阀门(25)和换热器进口阀门(28)处于关闭状态,风力发电机(1)输出的电能全部依次通过风力机海底电缆(2)、升压站(3)和海底电缆(4)传输至电网;所述储能储热阶段是指间冷式空气储热储能海上风力发电***的输出功率为电网需求值的110%以上时,换热器出口阀门(25)处于开启状态,换热器进口阀门(28)处于关闭状态,风力发电机(1)输出的电功率分为两部分电功率,第一部分为与电网需求值相等的电功率,第二部分为多出电网需求值的部分电功率,其中第一部分电功率依次通过风力机海底电缆(2)、升压站(3)和海底电缆(4)传输至电网,第二部分电功率依次通过风力机海底电缆(2)、升压站(3)、海底电缆(4)、海底储热储能站电缆(5)输送至储热储能站平台(6),带动低压空压机(9)和高压空压机(10)对气体做功,将电能转化为气体的压缩能和热能,气体的压缩能储存在气囊(9)中,压缩气体产生的热能通过在换热器(8)内压缩气体与储热工质间的流动换热,将热能储存在储热器(7)中;所述放能放热阶段是指间冷式空气储热储能海上风力发电***的输出功率为电网需求值的90%以下时,换热器出口阀门(25)处于关闭状态,换热器进口阀门(28)处于开启状态,气囊(9)中的高压气体先进入换热器(8),与储热器(7)流出的储热工质在换热器(8)中进行热交换,温度升高后的高压气体推动高压空气透平(11)做功发电使得高压气体降温降压后再次进入换热器(8)中与储热器(7)流出的储热工质进行热交换后,再次提升温度的气体工质,推动低压空气透平(12)做功发电,高压空气透平(11)和低压空气透平(12)输出的电能通过海底储热储能站电缆(5)和海底电缆(4)输送至电网。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910730137.5A CN110332075A (zh) | 2019-08-08 | 2019-08-08 | 间冷式空气储热储能海上风力发电***及运行方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910730137.5A CN110332075A (zh) | 2019-08-08 | 2019-08-08 | 间冷式空气储热储能海上风力发电***及运行方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110332075A true CN110332075A (zh) | 2019-10-15 |
Family
ID=68149043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910730137.5A Pending CN110332075A (zh) | 2019-08-08 | 2019-08-08 | 间冷式空气储热储能海上风力发电***及运行方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110332075A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110657067A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-01-07 | 西安热工研究院有限公司 | 海上风电压缩空气储能式储热器及运行方法 |
CN110700999A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-01-17 | 西安热工研究院有限公司 | 海上风电间冷再热式换热器及运行方法 |
CN111894806A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-11-06 | 西安热工研究院有限公司 | 一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电方法及*** |
CN113217285A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-08-06 | 盛东如东海上风力发电有限责任公司 | 一种基于海上风电平台的压缩空气储能***及其工作方法 |
CN113294293A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-08-24 | 中国科学院广州能源研究所 | 基于压缩空气储能的大规模海上电能储存及综合利用*** |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050035050A (ko) * | 2003-10-11 | 2005-04-15 | 박회배 | 유압실린더를이용한구동장치 |
CN103114971A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-05-22 | 西安交通大学 | 用于平抑集群化风电场功率输出波动的混合储能*** |
CN107939604A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-04-20 | 华北电力大学 | 一种风电与海水压缩空气储能一体化装置及方法 |
CN108999770A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-14 | 西安交通大学 | 一种海上非绝热等压双容器压缩空气储能***及方法 |
CN210371025U (zh) * | 2019-08-08 | 2020-04-21 | 西安热工研究院有限公司 | 间冷式空气储热储能海上风力发电*** |
-
2019
- 2019-08-08 CN CN201910730137.5A patent/CN110332075A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050035050A (ko) * | 2003-10-11 | 2005-04-15 | 박회배 | 유압실린더를이용한구동장치 |
CN103114971A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-05-22 | 西安交通大学 | 用于平抑集群化风电场功率输出波动的混合储能*** |
CN107939604A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-04-20 | 华北电力大学 | 一种风电与海水压缩空气储能一体化装置及方法 |
CN108999770A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-14 | 西安交通大学 | 一种海上非绝热等压双容器压缩空气储能***及方法 |
CN210371025U (zh) * | 2019-08-08 | 2020-04-21 | 西安热工研究院有限公司 | 间冷式空气储热储能海上风力发电*** |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110657067A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-01-07 | 西安热工研究院有限公司 | 海上风电压缩空气储能式储热器及运行方法 |
CN110700999A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-01-17 | 西安热工研究院有限公司 | 海上风电间冷再热式换热器及运行方法 |
CN110657067B (zh) * | 2019-11-14 | 2024-03-15 | 西安热工研究院有限公司 | 海上风电压缩空气储能式储热器及运行方法 |
CN111894806A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-11-06 | 西安热工研究院有限公司 | 一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电方法及*** |
CN113217285A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-08-06 | 盛东如东海上风力发电有限责任公司 | 一种基于海上风电平台的压缩空气储能***及其工作方法 |
CN113294293A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-08-24 | 中国科学院广州能源研究所 | 基于压缩空气储能的大规模海上电能储存及综合利用*** |
CN113294293B (zh) * | 2021-06-23 | 2022-06-21 | 中国科学院广州能源研究所 | 基于压缩空气储能的大规模海上电能储存及综合利用*** |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110332075A (zh) | 间冷式空气储热储能海上风力发电***及运行方法 | |
US20060150629A1 (en) | Use of intersecting vane machines in combination with wind turbines | |
CN110685890B (zh) | 一种发电*** | |
CN101976853A (zh) | 一种风电制氢调控并网*** | |
CN202971047U (zh) | 一种深海能源综合利用*** | |
CN111396288A (zh) | 一种基于压力恒定的发电*** | |
CN113090350A (zh) | 超临界二氧化碳发电机组熔盐储热调峰***及运行方法 | |
CN112780492A (zh) | 一种用于气动发电的海上风能储存输送*** | |
CN207468205U (zh) | Lng发电及制干冰*** | |
CN108999770A (zh) | 一种海上非绝热等压双容器压缩空气储能***及方法 | |
CN114530946A (zh) | 一种无缝衔接的交替式液控压缩空气储能***及方法 | |
CN110360056A (zh) | 间冷式海上空气储能型风力发电***及运行方法 | |
CN211975319U (zh) | 一种发电*** | |
CN109209743A (zh) | 一种结合固定式海上风机的浮力摆式综合发电装置及发电方法 | |
CN110645136B (zh) | 一种发电*** | |
CN112145384B (zh) | 一种单工质海洋温差能收集发电装置及方法 | |
CN110360055A (zh) | 中低压空气储能型海上风力发电***及其运行方法 | |
CN115013220B (zh) | 基于中深层干热岩的紧凑型地热能压缩空气储能***、方法 | |
CN210371025U (zh) | 间冷式空气储热储能海上风力发电*** | |
CN110714903A (zh) | 一种发电*** | |
CN113431648B (zh) | 一种母管制再热***的再热器结构 | |
CN212716978U (zh) | 一种多级发电*** | |
CN210290007U (zh) | 间冷式海上空气储能型风力发电*** | |
CN210371024U (zh) | 中低压空气储能型海上风力发电*** | |
CN210422701U (zh) | 一种模块化可移动的冷能发电车 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |