一种风电储能、输出系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统领域，特别是指一种风电储能、输出系统。
【背景技术】
[0002]风电技术作为新能源的应用方式，在中国发展速度十分迅猛，但风电的发展过程受到很多因素的制约，较为突出的是风电并网问题。风电是典型的随机性、间歇性电能，其并网后将在一定程度上造成电网电压、频率不稳，致使电能质量下降，影响电网正常运行。如果这些问题处理不当，不仅危害电网负载，甚至会导致整个电网崩溃；这些因素严重影响风电产业的发展。
[0003]在我国风资源富足区，风资源和用电负荷成反向，一般夜间风比较大，然而夜间用电负荷却最低。因此，风电场弃风现象十分严重。另外，有风的地方多数是高寒地区，冬季供热需求很高，供热机组以热定电，这就使得本来可以给风电让路的火电因为不能停热，而无法让路，因此只能弃风。所以，近些年出现了冬季风大可以多发电时，风电弃风反而加剧的现象。2011年度全国风电弃风限电总量超过100亿千瓦时，平均利用小时数大幅减少，个别省的利用小时数已经下降到1600小时左右。
[0004]因此，为了实现风电安全并网、平滑电力负荷、避免弃风以提高设备运行效率和经济性等，在风电中引入储能及电能平稳输出系统是十分必要和迫切的；储能及电能平稳输出系统把风电等“垃圾电”转变为真正“清洁”的电能，将彻底解决风电发展的瓶颈问题。
[0005]目前用于风力发电系统的储(蓄)能技术主要有:飞轮储能、超导储能、超级电容、抽水蓄能、压缩空气储能、铅酸电池、锂电池、液流电池、钠硫电池等。其中，飞轮储能、液流电池、超级电容储能能量密度较低，大规模大容量储存能量还有待于进一步研宄开发；超导储能、锂电池、钠硫电池储能成本高，钠硫电池还有一定的安全隐患；铅酸电池寿命短且有一定的污染；压缩空气储能对于场地有特殊要求，多数地方不适宜建设；抽水蓄能电站虽历经百余年的发展，但实际使用中还是有许多问题，其对地形地质条件要求高、选址困难、施工难度大周期长。以上储能方式只是将能量存储起来需要时再加以释放，并不能在风电场运行中将风电连续平稳的输出至电网中。因此，为了保证风电输出稳定、保障电网安全，有效调控电力资源，最大限度的提高设备利用小时数，彻底解决风电发展的瓶颈问题，迫切需要一种新的有效的储能及电能平稳输出技术。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的目的在于提出一种可以实现风能储存和恒功率输出的风电储能、输出系统。
[0007]基于上述目的本发明提供的风电储能、输出系统，包括储能单元、切换单元和风力机组；所述储能单元通过所述切换单元连接至所述风力机组，所述储能单元还连接至外部电力网络；
[0008]所述储能单元包括储能车、斜坡轨道、绳索和电能转换模块；所述储能车设置于所述斜坡轨道上并通过所述绳索连接至所述电能转换模块；所述电能转换模块通过所述切换单元连接至所述风力机组；
[0009]当所述风力机组产生的电能大于电力网络所需电能时，所述电能转换模块消耗所述风力机组的剩余电能牵引所述储能车沿所述斜坡轨道上行，储存电能，当所述风力机组产生的电能小于电力网络所需电能时，所述电能转换模块控制所述储能车沿所述斜坡轨道下行，输出电能；所述切换单元用于控制所述储能单元在储能模式与输出模式之间转换。
[0010]可选的，所述电能转换模块包括发电机、电动机、传动装置和卷扬机；所述发电机和电动机通过所述传动装置连接于所述卷扬机，所述卷扬机上设置有所述绳索，所述电动机通过所述切换单元连接至所述风力机组，所述发电机连接至外部电力网络；
[0011]在将电能转换为重力势能时，所述电动机利用所述风力机组产生的电能驱动所述卷扬机，所述卷扬机通过所述绳索牵引所述储能车沿所述斜坡轨道上行；在将重力势能转换为电能时，所述储能车沿所述斜坡轨道下行并通过所述绳索牵引所述卷扬机，所述卷扬机带动所述发电机进行发电。
[0012]可选额，每个所述储能单元都可以在所述切换单元的控制下独立地完成储能或输出的功能；所述切换单元根据当前电力网络的需求控制部分储能单元输出，并控制剩余储能单元储能；当某一储能单元的所述储能车到达所述斜坡轨道底部时，所述切换单元控制该储能单元由输出模式切换至储能模式，并选取当前储能最多的另外某一储能单元由储能模式切换为输出模式。
[0013]可选的，所述切换单元包括:
[0014]电力处理模块，连接至各风力机组，用于将与其连接的风力机组的电能进行处理、
汇集；
[0015]电力分配模块，连接至所述电力处理模块和各储能单元，用于将经过所述电力处理模块处理后的电能分配给进行储能的储能单元；
[0016]控制模块，连接至各所述储能单元、外部电力网络和所述电力分配模块，用于分析当前电力网络的需求，根据该需求控制部分储能模块输出，控制剩余储能模块储能，同时控制所述电力分配模块的电力分配策略。
[0017]可选的，当某一正在进行输出的储能单元的储能车即将到达斜坡轨道底部时，所述切换单元控制其储能车减速，同时，控制当前正在进行储能且储能最多的另外某一储能单元的储能车停止并开始沿斜坡轨道向下加速，经过相同时间，前一储能单元的储能车停止，后一储能单元的储能车达到最大速度，且在此过程中通过控制储能车速度使得两储能单元输出功率的总和保持恒定。
[0018]从上面所述可以看出，本发明提供的一种风电储能、输出装置通过设置储能单元，实现了对风电的存储和恒功率输出；在用电负荷较低时可以将风能储存，以备用电负荷较高时进行输出；同时在进行电力输出时，通过控制储能车的速度，以及对各储能单元的交替使用，保证任何时间的发电功率相同，同时可以继续对风能进行储存，延长了本装置恒功率输出的时间，解决了风电输出具有随机性、间歇性的问题。
【附图说明】
[0019]图1为本发明提供的一种风电储能、输出系统的实施例的整体示意图；
[0020]图2为本发明提供的一种风电储能、输出系统的实施例中电能转换模块的示意图；
[0021]图3为本发明提供的一种风电储能、输出系统的实施例中切换单元的示意图。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0023]图1为本发明提供的一种风电储能、输出系统的实施例的整体示意图。如图所示，本发明提供的一种风电储能、输出系统包括:多个储能单元1，连接至外部电力网络，储能单元I可实时将电能转换为储能车12的重力势能储存起来，并根据需要将所储存的电能恒功率输出；切换单元2，连接至储能单元，并控制储能单元在储能模式与输出模式之间转换；风力机组3，通过切换单元连接至储能单元，并将其产生的电能储存于储能单元中。
[0024]在本实施例中，储能单元I为两个；在本发明的其他可选实施例中，储能单元I的数量可以一个或大于两个。在本实施例中，风电机组3为三台，在本发明的其他可选实施例中，风电机组3的数量可以大于三台，通常合理的数量范围为三到五台。
[0025]下面参见图1，介绍储能单元I的结构。所述储能单元I包括斜坡轨道11、储能车12、绳索13和电能转换模块14 ;其中，储能车12设置于斜坡轨道11上并通过绳索13连接至电能转换模块14 ;电能转换模块14通过切换单元2连接至风力机组3 ;当电能转换模块14消耗电能牵引储能车12沿斜坡轨道11上行时，将电能转换为重力势能，当电能转换模块14在储能车12沿斜坡轨道11下行时，将重力势能转换为电能。其中，斜坡轨道可依据当地地形铺设以节约资金，也可以单独建立；储能车可以填充石块矿渣等废弃物进行配重。
[0026]图2为本发明提供的一种风电储能、输出系统的实施例中电能转换模块14的示意图，下面介绍电能转换模块14的结构。如图所示，电能转换模块14包括发电机141、卷扬机142、电动机143和传动装置144。其中，发电机141和电动机143通过传动装置144连接于卷扬机142，卷扬机142的工作部连接有绳索13，电动机143通过切换单元2连接至风力机组3，发电机141连接至外部电力网络。
[0027]传动装置144能够将卷扬机142与发电机141连接，使得卷扬机142的主轴在转动时可以驱动发电机141进行发电，此时卷扬机142不与电动机143连接，电动机143处于待机状态；传动装置1044可以通过切换传动方式，将卷扬机142切换至与电动机143连接，使得卷扬机142的主轴能够在电动机143的驱动下转动，此时卷扬机142不与发电机141连接，发电机141处于待机状态。
[0028]在需要将电能转换为重力势能储存于储能单元中时，电动机143利用风力机组3产生的电能驱动卷