专利名称：一种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及的是一种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统。
背景技术：
目前在中国广泛使用的大型并网式风力发电机绝大多数是沿用欧美国家使用的三浆叶水平轴式涡轮风力发电机，是当今普遍应用推广的机型。这种风力发电机的结构形式是在地面垂直安装一根钢制塔筒，塔筒的顶端安装一台风力发电机，这种形式一根塔筒只能装一台风力机，因此在同一地点，只有这一台风力机扫掠面积内的风能被吸收利用了， 再往高处去的风能都没有利用上，白白流失掉了。而且越往高，风速越大，风能的利用价值越高。按这种形式建成的风力发电场，单位土地面积内容纳的风力机数量是非常有限的，土地的利用率很低。现有的风力发电技术还有一个无法克服的缺陷即风能有间歇性和随机性的特点，当风速发生变化时，风电机组的输出功率也跟着变化，从而影响电网的电能质量。风力发电的供给与需求很难协调起来，这就使得风力发电的年平均利用小时数远远不及常规发电厂，并且维持电网的稳定运行十分费力。至今，发电企业一方面必须暂时保留传统的发电厂，以便在突然无风时填补空白；另一方面，在风力强劲时又不得不关闭维持最低负荷的传统发电厂，以便接收从风力转换而来的峰值电流。电网如何接纳间歇性、波动性能源，到现在还是个技术难题。所以，风电一直被认为是垃圾电。为保持供电的稳定性，每建一个大型风电场，同时需要建设数倍规模的火电(水电)与其配套，这无形中大大抵消了风电的低碳优势！也使得风电难以成为电力供应的主要来源。我国普遍的做法是让风电和火电打捆外送。也就是说，有风力发电的地方要同时有火力发电，以一种可控性较强的能源供给方式来调节风能的稳定性问题，每个风电场都需要配套别的能源供给方式，这就带来一个问题，成本毫无疑问是偏高的，而且，不但不能降低碳排放量还要增加碳排放量，同时也是一种严重的重复建设。在目前的技术水平下，风电只能作为一种补充性能源而不能作为替代能源来使用。业界普遍认为，必须发展风电蓄能技术才能解决此难题。在风力丰富时将多余电量储存，当风力下降时用储存电并入电网，保证并网电量稳定。只有把风力发电技术和储能技术结合起来，取长补短，优势互补，才能使风力发电真正成为替代火力发电及其他化石能源发电的新兴可再生能源。因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，旨在解决现有风力发电技术中对风的利用率低，且风电只能作为一种补充性能源而不能作为替代能源来使用的问题。
本发明的技术方案如下一种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其包括上水库、下水库、设有风力发电机的拉线塔和上下水库之间的机房，所述机房中安装有水轮发电机和电动水泵，所述水轮发电机的入水口通过埋在水坝底部的输水管道连接到上水库中，水轮发电机的出水口通到下水库中；所述电动水泵的进水口通到下水库中，电动水泵的排水管连接到上水库中，所述水轮发电机通过上水库的水发电，所述电动水泵运用风力发电机发的电将下水库的水抽入上水库中。所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其中，所述机房中安装有多台水轮发电机和多台电动水泵，所述电动水泵还连接变频调速器。所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其中，所述拉线搭是用多个衍架式钢结构支架拼接而成，拉线塔顶部都装有抬升拉线塔高度的塔式起重机。所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其中，多个拉线塔设置有形成一个拉线塔组，拉线塔组内，相邻拉线塔之间用拉绳水平相互牵拉，形成水平拉绳；位于拉线塔组周边的每一座拉线塔上引出拉绳并且都倾斜向下拉到上水库的围堰大坝上拴住，形成斜拉绳。所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其中，在每一座栓有斜拉绳的拉线塔上， 每一个固定斜拉绳的位置上水平安装一个斜拉绳支撑架。所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其中，拉线塔组中的每一座拉线塔从下到上安装有多层水平拉绳，在每一座栓有斜拉绳的拉线塔从下到上安装有多层斜拉绳。所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其中，拴有斜拉绳的每一座拉线塔上，在上下相邻两层拉绳之间的中部位置安装有一台水平轴三浆叶式第一风力发电机；位于拉线塔组内部，只依靠水平拉绳牵拉的每一座拉线塔上，在上下相邻两层水平拉绳之间的中部位置安装有一个偏航支撑架，偏航支撑架的左右两侧分别对称装有支撑杆，在支撑杆的外端各悬挂一台水平轴三浆叶式第二风力发电机。所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其中，所述第一风力发电机包括第一风力发电机机舱和风轮叶片，在第一风力发电机机舱内部装有偏航驱动电机，在第一风力发电机机舱后端有一个上下贯通的大圆孔，形成机舱圆孔，拉线塔的塔身从机舱圆孔内穿过， 所述偏航驱动电机带动第一风力发电机在360度范围内自由转动。所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其中，在偏航支撑架内部装有偏航驱动电机，偏航支撑架的上有一个上下贯通的大圆孔，形成偏航支撑架圆孔，拉线塔的塔身从偏航支撑架圆孔内穿过，两台第二风力发电机在偏航驱动电机的带动下围绕着拉线塔在360 度范围内自由转动。所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其中，支撑杆的两端用偏航支撑架拉绳牵拉固定。所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其中，所述第一风力发电机和第二风力发电机产生的三相交流电经整流、滤波后，变成直流电输出；输出端的正极连接到直流母线的正极上，输出端的负极连接到直流母线的负极上，安装在同一座拉线塔上的所有风力发电机的直流电输出端全部都并联到同一条直流母线上，通过直流母线传输到机房中。所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其中，所述第一风力发电机和第二风力发电机中都使用直流励磁式三相交流同步发电机，其中包括励磁调节器，所述励磁调节器采集第一风力发电机和第二风力发电机的直流电输出端的电压信号和电流信号，取样得到的直流电压信号和直流电流信号分别经直流电压变送器和直流电流变送器隔离后送入励磁调节器，励磁调节器连接风速传感器，根据当时的风速大小自动调节第一风力发电机和第二风力发电机中的三相交流同步发电机的励磁电流大小。本发明的有益效果本发明通过提供一种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，克服现有风力发电技术存在的缺陷，能够有效提高风的利用率，且输出电能质量不亚于水力发电站，具有优良的调峰能力和并网性能，可以做到不需要依赖电网调节，直接替换火力发电及其他化石能源发电，是真正达到替代化石能源目的的新一代风力发电系统。
图1是本发明整个拉线塔式风力抽水蓄能发电系统的全景立体示意图。图2是本发明中上水库与下水库之间机房中设备安装情况的示意图。图3是图2的局部视图。图4是本发明中表示上水库中拉线塔组的构造示意图。图5是图4的局部视图。图6是本发明中表示安装在拉线塔上的偏航支撑架及相关附件的外观构造示意图。图7是本发明中表示位于拉线塔组边缘部位的拉线塔上安装的风力发电机外观构造示意图。图8是本发明中表示位于拉线塔顶部的塔式起重机的外观示意图。图9是本发明中表示在拉线塔式风力抽水蓄能发电系统中任意一台风力发电机的励磁控制部分电路原理示意图。图10和图11是本发明中表示在拉线塔式风力抽水蓄能发电系统中直流母线与风力发电机、变频调速器和大功率电动水泵之间相互连接关系的电路原理示意图。图12是本发明中某一种中型水平轴三浆叶式风力发电机的输出功率曲线。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。如图1-12所示，图中各标号代表1-上水库，2-下水库，3-机房，4-水轮发电机， 5-水轮发电机出水口，6-大功率电动潜水泵，7-水泵排水管，8-水泵进水口，9-拉线塔组， 10-拉线塔支撑底座，11-拉线塔，12-斜拉绳，13-水平拉绳，14-第一风力发电机，15-第一风力发电机机舱，16-第二风力发电机，17-第二风力发电机机舱，18-斜拉绳支撑架，19-偏航支撑架，20-左横向支撑杆，21-右横向支撑杆，22-偏航支撑架拉绳，23-偏航支撑架圆孔，24-机舱圆孔，25-风轮叶片，26-塔式起重机，27-增速齿轮箱，28-三相交流同步发电机，29-励磁绕组，30-励磁调节器，31-励磁功率单元，32-厂用交流电供电线，33-三相全波整流器，34-滤波电容器，35-直流电压变送器，36-直流电流变送器，37-风速传感器，38-直流母线正极，39-直流母线负极，40-变频调速器，41-电源线，WB-直流母线。
如图1所示的一种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，主要包括上水库1，下水库2， 上水库1内装设有拉线塔组9 ；上下水库之间设有机房3。上水库1是由一圈围堰构成，开挖下水库2得到的土石材料直接作为填筑上水库1中围堰大坝的材料。上水库1比下水库 2高二十五米(即落差为25米)，上水库1的面积与下水库2的面积基本相同。如图2和图 3所示，在上水库1与下水库2之间建有机房3，在机房3的右侧安装有多台水轮发电机4， 所有水轮发电机4的入水口通过埋在水坝底部的输水管道连接到上水库1中，所有水轮发电机4的出水口 5通到下水库2中；在机房3中，左侧安装有多台大功率电动潜水泵6(不限于这一种泵)和多个变频调速器40，所有大功率电动潜水泵6的进水口 8通到下水库2 中，所有大功率电动潜水泵6的排水管7连接到上水库1中。如图4和图5所示，在上水库1中安装有很多座垂直放置的、用钢结构材料制成的拉线塔11，形成一个巨大的拉线塔组9。每一座拉线塔11坐落在一墩由钢筋混凝土制成的支撑底座10上。在本实施例中，上水库1中建有二十五墩支撑底座10，每一墩支撑底座10 上面安放一座拉线塔11，一共有二十五座拉线塔11组成一个巨大的拉线塔组9。拉线塔11是用很多个衍架式钢结构支架拼接而成。如图8所示，在每一座拉线塔 11顶部都装有一台能够自己抬升拉线塔高度的塔式起重机26。拉线塔11的组装过程实际上就是塔式起重机26自己抬升高度的过程。请继续参见图4和5，在拉线塔组9内部，相邻拉线塔11之间每隔一定高度都用拉绳水平相互牵拉，形成水平拉绳13。位于拉线塔组9边缘部位的每一座拉线塔11上每隔一定高度引出一根拉绳并且都倾斜向下拉到上水库1的围堰大坝上拴住，形成斜拉绳12。在每一座栓有斜拉绳12的拉线塔11上，每一个固定斜拉绳12的位置上水平安装一个斜拉绳支撑架18，该斜拉绳支撑架18是用钢管制成的三角形衍架式钢结构支架，一头大，一头小， 大头端固定在拉线塔11上，小头端拴住斜拉绳12 ；在大量水平拉绳13和斜拉绳12的牵拉下，整个拉线塔组9非常稳定地竖立在上水库1中，不会倾覆或倒塌。在本实施例中，拉线塔组9中的每一座拉线塔11从下到上一共安装有七层水平拉绳13和斜拉绳12。如图7所示，在拉线塔组9边缘，拴有斜拉绳12的每一座拉线塔11上，在上下相邻两层拉绳之间的中部位置安装有一台水平轴三浆叶式第一风力发电机14。第一风力发电机机舱15前端伸出主支撑轴支撑着风力发电机的风轮叶片25，在第一风力发电机机舱15 后端有一个上下贯通的大圆孔，形成机舱圆孔24。拉线塔11的塔身从机舱圆孔M内穿过。 整个第一风力发电机机舱15套在拉线塔11的外面。机舱圆孔M的内部水平放置一个回转支承轴承，该回转支承轴承的内圈套在拉线塔11外面并固定在拉线塔11上，由拉线塔11 支撑，外圈固定在第一风力发电机机舱15上，支承着第一风力发电机机舱15。第一风力发电机机舱15围绕着拉线塔11的中心在偏航驱动电机的带动下在360度范围内自由转动， 实现偏航功能，使风轮叶片25的旋转平面始终与风向垂直。在第一风力发电机机舱15内部装有支撑风轮叶片25旋转的主支撑轴、增速齿轮箱27、三相交流同步发电机观、励磁调节器30和偏航驱动电机等设备。参见图6，位于拉线塔组9内部，只依靠水平拉绳13牵拉的每一座拉线塔11上，在上下相邻两层水平拉绳13之间的中部位置安装有一个偏航支撑架19。偏航支撑架19的左右两侧分别对称装有两根水平放置且相互平行的钢管构成的支撑杆。位于左侧的两根钢管之间用斜杆焊接固定，使其构成一个牢固的整体，形成左横向支撑杆20;位于右侧的两根钢管之间用斜杆焊接固定，使其构成一个牢固的整体，形成右横向支撑杆21。在左横向支撑杆20和右横向支撑杆21的外端各悬挂一台水平轴三浆叶式第二风力发电机16，这两台第二风力发电机机舱17分别被固定在左横向支撑杆20和右横向支撑杆21的外端。左横向支撑杆20和右横向支撑杆21与偏航支撑架19的上下两端用偏航支撑架拉绳22牵拉固定，使左横向支撑杆20和右横向支撑杆21在垂直方向上保持稳定，并且还能防止左横向支撑杆20和右横向支撑杆21自身产生扭动。在本实施例中，左横向支撑杆20和右横向支撑杆21与偏航支撑架19的上下两端各拉有四根偏航支撑架拉绳22。如图6所示，在偏航支撑架19的上端中心处有一个上下贯通的大圆孔，形成偏航支撑架圆孔^3，拉线塔11的塔身从偏航支撑架圆孔M内穿过。整个偏航支撑架19套在拉线塔11外面，在偏航支撑架圆孔23的内部中心水平放置一个回转支承轴承，该回转支承轴承的内圈套在拉线塔11外面并固定在拉线塔11上，由拉线塔11支撑，该回转支承轴承的外圈固定在偏航支撑架19上，支承着整个偏航支撑架19。在偏航支撑架19内部装有偏航驱动电机。整个偏航支撑架19带着左横向支撑杆20和右横向支撑杆21以及两台第二风力发电机16围绕着拉线塔11的中心在偏航驱动电机的带动下在360度范围内自由转动， 实现偏航功能，使风轮叶片25的旋转平面始终与风向垂直。在本实施例中，位于拉线塔组9边缘部位的每一座拉线塔11从下到上安装了七台第一风力发电机14。位于拉线塔组9内部的每一座拉线塔11从下到上安装了十四台第二风力发电机16。整个拉线塔组9共有二十五座拉线塔11，一共安装了二百三十八台第一风力发电机14和第二风力发电机16。第一风力发电机14和第二风力发电机16设定输出功率是每台三百千瓦，整个拉线塔组9上安装的风力发电机总输出功率能达到七十兆瓦以上。在本实施例中，所有的第一风力发电机14和第二风力发电机16除了第一风力发电机机舱15与第二风力发电机机舱17有一部分构造不相同以外，其余部分(风轮叶片、主支承轴、增速齿轮箱、发电机等)的构造、规格和性能参数全部相同。下面就以其中任意一台第一风力发电机14为例详细描述其内部构造和工作过程如图9所示，第一风力发电机14主要由风轮叶片25、增速齿轮箱27、三相交流同步发电机观、励磁绕组四、励磁调节器30、励磁功率单元31，三相全波整流器33，滤波电容器34、直流电压变送器35，直流电流变送器36和风速传感器37等组成。如图10所示，风吹动风轮叶片25旋转做功，带动增速齿轮箱27的输入轴转动，使增速齿轮箱27的输出轴高速旋转，驱动三相交流同步发电机观产生三相交流电，经三相全波整流器33整流，滤波电容器34滤波后，变成直流电输出，输出端的正极连接到直流母线 WB的正极38上，输出端的负极连接到直流母线WB的负极39上。安装在同一座拉线塔11 上的所有风力发电机14的直流电输出端全部都并联到同一条直流母线WB上，然后通过直流母线WB传输到机房3中。励磁调节器30的电压取样信号和电流取样信号都取自风力发电机的直流电输出端，取样得到的直流电压信号经直流电压变送器35隔离后送入励磁调节器30;取样得到的直流电流信号经直流电流变送器36隔离后送入励磁调节器30。
励磁调节器30和励磁功率单元31的供电电源是取自厂用三相交流电，通过厂用交流电供电线32给励磁调节器30和励磁功率单元31以及其它控制电路供电。励磁调节器30驱动励磁功率单元31随时调节励磁绕组四的电流大小，从而控制第一风力发电机14输出的直流电压值和直流电流值。风速传感器37输出一个风速测量信号送入励磁调节器30，励磁调节器30根据当时的风速大小自动调节三相交流同步发电机观的励磁电流大小，使第一风力发电机14的输出功率与它自身的输出功率曲线相匹配。(风力发电机的输出功率与风速有着固定的函数关系，风力发电机的输出功率曲线指的是风力发电机的输出功率随着风速的变化而跟着变化的曲线)如图12所示，是本发明中一种中型水平轴三浆叶式风力发电机的输出功率曲线。 例如，设定第一风力发电机14的额定输出功率是300千瓦，输出电压是690V，在风速为6 米/秒时根据输出功率曲线，得出输出功率为37. 3千瓦，相应的输出电流是37300/690 = 54(安)；在风速为12米/秒时根据输出功率曲线，得出输出功率为300千瓦，相应的输出电流是 300000/690 = 435 (安)。当第一风力发电机14正常运行时，如果在某一时刻风速是6米/秒，那么励磁调节器30就根据这个6米/秒的风速信号自动调节三相交流同步发电机观的励磁电流，使三相交流同步发电机观的输出电流达到M(安)；如果在另一时刻风速增大到12米/秒，那么励磁调节器30就根据12米/秒的风速信号自动调节三相交流同步发电机观的励磁电流，使三相交流同步发电机观的输出电流增大到435 (安)。这种根据风速的变化随时调整输出功率的调控方式能够高效的把风能转化成电能。在本实施例中，汇集到机房3中的直流母线WB共有二十五条。其中，有九条直流母线WB是来自于拉线塔组9内部的九座拉线塔11，每条直流母线WB上并联了十四台300 千瓦的第二风力发电机16 ；其余十六条直流母线WB是来自于拉线塔组9边缘部位的十六座拉线塔11，每条直流母线WB上并联了七台300千瓦的第一风力发电机14。下面，以其中一条直流母线WB为例，详细描述用直流母线WB上汇集的电能驱动大功率电动潜水泵6抽水的过程从拉线塔11引到机房3中的一条直流母线WB上并联了十四台300千瓦的第二风力发电机16。有十四个变频调速器40的直流输入端并联在直流母线WB上(见图11所示)，每一个变频调速器40引出电源线41驱动一台300千瓦大功率电动潜水泵6。随着风速的不断变化，从直流母线WB上传输过来的直流电输出总功率也在不断变化。通过控制装置改变投入运行的变频调速器40的数量，就可以使传输过来的直流电总功率与用电总负荷(用变频调速器40驱动的多台大功率电动潜水泵6)相匹配。在本实施例中，当风速为6米/秒时，从直流母线WB上传输过来的直流电总功率是37.3*14 = 522(千瓦)。这时，控制装置启动两个变频调速器40，带动两台300千瓦大功率电动潜水泵6投入运行，额定用电总负荷是600千瓦，控制装置同时调整两个变频调速器40的输出频率，将用电总负荷调整到522千瓦；当风速为12米/秒时，从直流母线WB 上传输过来的直流电总功率是300*14 = 4200(千瓦)。这时，控制装置就启动全部十四个变频调速器40，带动十四台300千瓦大功率电动潜水泵6投入运行，用电总负荷是4200千瓦。这样一来，从直流母线WB上传输过来的直流电输出总功率与用电总负荷在任何时候都能达到匹配状态，风能高效地转化成了水的势能。在本实施例中，机房3内部右侧安装有十台水轮发电机4，每一台水轮发电机4 输出功率设定为八兆瓦，因此这个拉线塔式风力抽水蓄能发电场的最大输出功率能达到八十兆瓦。在风力发电系统投入正常运行之前，首先让全部第一风力发电机14和第二风力发电机16投入运转，进行抽水蓄能，等到上水库1蓄满水后，再开启水轮发电机4发电。在正常发电过程中，上水库1里面的水经过大坝底部的输水管道流入水轮发电机4做功发电， 然后通过水轮发电机4的出水口 5流进下水库2。当用电高峰到来时，控制系统就自动增加投入运行的水轮发电机4的数量，增大发电量；当用电低谷来临时，控制系统就自动减少投入运行的水轮发电机4的数量，减少发电量，从而实现了正向调峰功能。这种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统的工作原理不是将风力发电机输出的交流电直接并入电网，而是把风力发电机发出的交流电先转换成直流电，然后将多台风力发电机输出的直流电并联到直流母线上，在直流母线的另一端连上多个变频调速器，用变频调速器驱动多台大功率电动水泵把下水库里的水抽到上水库里，使风能转变成水的势能，最后，水从上水库流入下水库的过程中驱动水轮发电机发电，完成风能到电能的转换。这就相当于给一个风力发电场配上了一座抽水蓄能电站，使这种风力发电系统的发电质量达到了水力发电站的水平，彻底克服了现有风电技术并网难的技术瓶颈，能够直接替换火力发电厂或其他化石能源发电形式，真正起到绿色替代能源的作用。这种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统具有很强的调峰能力。当电网的用电高峰到来时，控制系统就自动增加投入运行的水轮发电机数量；当电网的用电低谷到来时，控制系统就自动减少投入运行的水轮发电机数量，使风力发电系统的输出功率与用电负荷相匹配，从而使这种风力发电系统实现了正向调峰功能。而现有的风力发电场都是反向调峰的， 没有正向调峰能力。这种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统的投资效益大大高于现有的风力发电场。由于使用了蓄能水库作为缓冲蓄能器，在用电低谷时，风力发电机发出的多余电能转变成水的势能暂时储存在上水库中，等到用电高峰到来时再把水的势能转化成电能输送出去。在任一时刻，风力发电机发出的电能都能被充分利用，不存在弃风的问题。这种风力发电方式使风力发电的年平均利用小时数大幅度增加，而年平均利用小时数就决定了风力发电场的投资效益。风力发电场的年平均利用小时数越多，投资效益就越高。这种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统使用的风力发电机是在现有成熟的中型水平轴三浆叶式风力发电机的基础之上稍加改动而成；拉线塔是在现有塔式起重机技术的基础上改造而成。其他的如水轮发电机，变频调速器，大功率电动水泵等设备都可以使用现有的成熟产品。至于蓄能水库的建造和水轮发电机的安装使用等等也都是利用现有的水利水电技术来完成，所以，建造这种风力发电场的技术门槛是很低的。这种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统不使用复杂的电子变流和变频设备，风力发电机使用的都是技术上很成熟的中型水平轴三浆叶式风力发电机，它们的体积与重量都不大，维修保养和更换零件都非常方便。在每一座拉线塔的顶部都装有一台塔式起重机，随时配合设备的维修更换，不用花高昂的费用去雇用大型吊车，维修保养费用很低。
这种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统使用拉线塔作为风力发电机的支撑塔，拉线塔建的越高，安装的风力发电机数量就越多，有充分扩充的余地，因此其土地利用效率是非常高的。在单位土地面积内能够容纳的风力发电机数量远高于现有的风力发电场。应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其特征在于，包括上水库、下水库、设有风力发电机的拉线塔和上下水库之间的机房，所述机房中安装有水轮发电机和电动水泵，所述水轮发电机的入水口通过埋在水坝底部的输水管道连接到上水库中，水轮发电机的出水口通到下水库中；所述电动水泵的进水口通到下水库中，电动水泵的排水管连接到上水库中， 所述水轮发电机通过上水库的水发电，所述电动水泵运用风力发电机发的电将下水库的水抽入上水库中。
2.根据权利要求1所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其特征在于，所述机房中安装有多台水轮发电机和多台电动水泵，所述电动水泵还连接变频调速器。
3.根据权利要求1所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其特征在于，所述拉线搭是用多个衍架式钢结构支架拼接而成，拉线塔顶部都装有抬升拉线塔高度的塔式起重机。
4.根据权利要求1所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其特征在于，多个拉线塔设置有形成一个拉线塔组，拉线塔组内，相邻拉线塔之间用拉绳水平相互牵拉，形成水平拉绳；位于拉线塔组周边的每一座拉线塔上引出拉绳并且都倾斜向下拉到上水库的围堰大坝上拴住，形成斜拉绳。
5.根据权利要求4所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其特征在于，在每一座栓有斜拉绳的拉线塔上，每一个固定斜拉绳的位置上水平安装一个斜拉绳支撑架。
6.根据权利要求4所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其特征在于，拉线塔组中的每一座拉线塔从下到上安装有多层水平拉绳，在每一座栓有斜拉绳的拉线塔从下到上安装有多层斜拉绳。
7.根据权利要求6所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其特征在于，拴有斜拉绳的每一座拉线塔上，在上下相邻两层拉绳之间的中部位置安装有一台水平轴三浆叶式第一风力发电机；位于拉线塔组内部，只依靠水平拉绳牵拉的每一座拉线塔上，在上下相邻两层水平拉绳之间的中部位置安装有一个偏航支撑架，偏航支撑架的左右两侧分别对称装有支撑杆，在支撑杆的外端各悬挂一台水平轴三浆叶式第二风力发电机。
8.根据权利要求7所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其特征在于，所述第一风力发电机包括第一风力发电机机舱和风轮叶片，在第一风力发电机机舱内部装有偏航驱动电机，在第一风力发电机机舱后端有一个上下贯通的大圆孔，形成机舱圆孔，拉线塔的塔身从机舱圆孔内穿过，所述偏航驱动电机带动第一风力发电机在360度范围内自由转动。
9.根据权利要求7所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其特征在于，在偏航支撑架内部装有偏航驱动电机，偏航支撑架的上有一个上下贯通的大圆孔，形成偏航支撑架圆孔，拉线塔的塔身从偏航支撑架圆孔内穿过，两台第二风力发电机在偏航驱动电机的带动下围绕着拉线塔在360度范围内自由转动。
10.根据权利要求7所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其特征在于，支撑杆的两端用偏航支撑架拉绳牵拉固定。
11.根据权利要求7所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其特征在于，所述第一风力发电机和第二风力发电机产生的三相交流电经整流、滤波后，变成直流电输出；输出端的正极连接到直流母线的正极上，输出端的负极连接到直流母线的负极上，安装在同一座拉线塔上的所有风力发电机的直流电输出端全部都并联到同一条直流母线上，通过直流母线传输到机房中。
12.根据权利要求7所述的拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其特征在于，所述第一风力发电机和第二风力发电机中都使用直流励磁式三相交流同步发电机，其中包括励磁调节器，所述励磁调节器采集第一风力发电机和第二风力发电机的直流电输出端的电压信号和电流信号，取样得到的直流电压信号和直流电流信号分别经直流电压变送器和直流电流变送器隔离后送入励磁调节器，励磁调节器连接风速传感器，根据当时的风速大小自动调节第一风力发电机和第二风力发电机中的三相交流同步发电机的励磁电流大小。
全文摘要
本发明公开了一种拉线塔式风力抽水蓄能发电系统，其包括上水库、下水库、设有风力发电机的拉线塔和上下水库之间的机房，所述机房中安装有水轮发电机和电动水泵，所述水轮发电机的入水口通过埋在水坝底部的输水管道连接到上水库中，水轮发电机的出水口通到下水库中；所述电动水泵的进水口通到下水库中，电动水泵的排水管连接到上水库中，所述水轮发电机通过上水库的水发电，所述电动水泵运用风力发电机发的电将下水库的水抽入上水库中。采用本发明提供发电站，具有优良的调峰能力和并网性能，可以做到不需要依赖电网调节，直接替换火力发电及其他化石能源发电，是真正达到替代化石能源目的的新一代风力发电系统。
文档编号F03B13/06GK102392780SQ201110301680
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者张森 申请人:张森