本发明属于电力储能技术领域，涉及一种低风速阶段风机与压缩空气储能混合发电系统及控制方法。
背景技术：
随着环保问题的日益突出，能源供应的渐趋紧张，风力发电作为一种清洁的可再生能源的发电方式，已越来越受到世界各国人民的欢迎和重视。同时，风力发电又是新能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的方式之一。因此，近年来我国的风力发电事业也得到了很快的发展。
风机运行中，在风速达到启动风速后打开刹车，风电机组处于允许运行发电状态，发电机可以并网(变桨距处于最佳桨距角)，自动偏航投入，冷却系统、液压系统自动运行。此时叶片处于自由旋转状态，但此风速较低，未达到切入风速（风速达到启动风速后，但未达到切入风速前的阶段称作低风速阶段），不足以使风电机启动到发电，风电机组将一直保持自由空转状态，此阶段的产生能量将白白浪费。特别是高原山区的风力发电，因为山区存在的回风特性，使得风机处于低速阶段的时间较长，对此阶段的能量回收将有效提高能源利用率。
技术实现要素：
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本发明要解决的技术问题是：提供一种低风速阶段风机与压缩空气储能混合发电系统及控制方法，低风速阶段不足以使风电机启动到发电，风电机组将一直保持自由空转状态，浪费能量等问题。
本发明的技术方案：
一种低风速阶段风机与压缩空气储能混合发电系统，它包括风机和风速传感器，所述风机输出转轴与啮合切换装置输入端连接；啮合切换装置第一输出端与齿轮箱输入端连接，齿轮箱输出端与风力发电机输入端连接；啮合切换装置第二输出端与传动机构输入端连接，传动机构输出端与压缩机输入端连接；压缩机与储气罐连接，储气罐与膨胀发电机连接。
所述压缩机布置在风机塔筒顶部，储气罐布置在风机塔筒内部，膨胀发电机布置在风机塔筒下部。
一种低风速阶段风机与压缩空气储能混合发电系统的控制方法， 它包括：
步骤1：通风速传感器获取风机机舱外的实时风速；
步骤2：采集的实时风速与启动风速进行对比，当采集的实时风速小于启动风速时，风机刹车，保持静止状态；当采集的实时风速大于启动风速时，进入步骤3；
步骤3：当采集的实时风速大于启动风速时，采集的实时风速与切入风速进行对比，当采集的实时风速大于切入风速时，风机通过啮合切换装置切换至与齿轮箱、风力发电机相连，风机进入发电状态；当采集的实时风速小于切入风速时，打开风电机组刹车，风电机组处于允许运行状态，变桨距处于最佳桨距角，自动偏航投入，冷却系统、液压系统自动运行，风机通过啮合切换装置切换至与传动机构连接运行，通过增速齿轮装置提高运行转速，空气压缩后进入储气罐，并根据储气罐压力是否高于阈值，进入储能状态或释能发电状态。
步骤3所述根据储气罐压力是否高于阈值，进入储能状态或释能发电状态的判断方法为：当储气罐压力低于阈值时，压缩空气储能系统仅为储能状态；当储气罐压力高于阈值时，压缩空气储能系统带动膨胀发电机，进入释能发电状态。
本发明有益效果：
本发明通过啮合切换装置进行切换，在低风速时，利用风电机组低风速阶段将遗弃的能量进行储存和发电，解决了低风速阶段不足以使风电机启动到发电，风电机组将一直保持自由空转状态，浪费能量等问题，增加了发电量，提高系统效率和电网调峰能力。
说明书附图：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明控制方法流程图。
具体实施方式：
一种低风速阶段风机与压缩空气储能混合发电系统，它包括风机1和风速传感器，所述风机1输出转轴与啮合切换装置2输入端连接；啮合切换装置2第一输出端与齿轮箱7输入端连接，齿轮箱7输出端与风力发电机3输入端连接；啮合切换装置2第二输出端与传动机构8输入端连接，传动机构8输出端与压缩机4输入端连接；压缩机4气体输出端与储气罐5气体输入端通过管道连接，储气罐5气体输出端与膨胀发电机6气体输入端通过管道连接。
啮合切换装置2为齿轮啮合切换装置；啮合切换装置2的输入端为可移动切换齿轮机构、啮合切换装置2的第一输出端为齿轮机构、啮合切换装置2的第二输出端也为齿轮机构。
当采集的实时风速大于切入风速时，风机通过啮合切换装置2输入端可移动切换齿轮机构移动至与啮合切换装置2第一输出端齿轮机构啮合，远离啮合切换装置2的第二输出端齿轮机构，不与其连接，带动齿轮箱和风机转动；
当采集的实时风速小于切入风速时，风机通过啮合切换装置2输入端可移动切换齿轮机构移动至与啮合切换装置2第二输出端齿轮机构连接，远离啮合切换装置2第一输出端齿轮机构，不与其连接，带动压缩空气储能系统的传动机构转动；
传动机构8为齿轮箱结构；它包括齿轮机构和增速齿轮装置，当需要储能的时候，风机通过啮合切换装置，啮合切换装置的齿轮切换到与传动机构的齿轮机构连接，齿轮机构带动增速齿轮装置提高运行转速，空气压缩后进入储气罐。
所述压缩机布置在风机塔筒顶部，储气罐布置在风机塔筒内部，膨胀发电机布置在风机塔筒下部。
所述的一种低风速阶段风机与压缩空气储能混合发电系统的控制方法，它包括：
步骤1：通过风速传感器获取风机机舱外的实时风速；
步骤2：采集的实时风速与启动风速进行对比，当采集的实时风速小于启动风速时，风机刹车，保持静止状态；当采集的实时风速大于启动风速时，进入步骤3；
步骤3：当采集的实时风速大于启动风速时，采集的实时风速与切入风速进行对比，当采集的实时风速大于切入风速时，风机通过啮合切换装置切换至与齿轮箱、风力发电机相连，风机进入发电状态；当采集的实时风速小于切入风速时，打开风电机组刹车，风电机组处于允许运行状态，变桨距处于最佳桨距角，自动偏航投入，冷却系统、液压系统自动运行，风机通过啮合切换装置切换至与传动机构连接运行，通过增速齿轮装置提高运行转速，空气压缩后进入储气罐，并根据储气罐压力是否高于阈值，进入储能状态或释能发电状态；步骤3所述根据储气罐压力是否高于阈值，进入储能状态或释能发电状态的判断方法为：当储气罐压力低于阈值时，压缩空气储能系统仅为储能状态；当储气罐压力高于阈值时，压缩空气储能系统带动膨胀发电机，进入释能发电状态。
啮合切换装置与风速传感器，用于获取风机机舱外的实时风速，作为不同控制模式的切换与控制的判据。当风机与压缩空气储能混合发电系统根据判据切换至与风力发电机连接时，啮合切换装置切换至与齿轮箱、风力发电机相连，用于实现风力发电。
当风机与压缩空气储能混合发电系统根据判据切换与压缩机连接时，啮合切换装置切换至与8传动机构、压缩机、储气罐、膨胀发电机连接，用于实现储能或释能发电。其中，传动机构包括增速齿轮装置。