一种蓄能风塔的制作方法

本发明涉及储能，具体涉及一种蓄能风塔。

背景技术：

1、随着全球能源短缺、环境严重污染、气候变化等问题的日益突出，电力行业正逐渐由传统的煤炭发电、石油发电向新能源发电转变，在各种新能源技术中，风力发电由于技术最具成熟、最具商业化前景等优势，得到了跨越式的发展。风电被公认为是解决能源短缺、环境污染、气候变化等问题的最佳方案之一，但传统风电也存在一些弊端:一是玻璃钢风叶寿命短，废弃后污染大；二是风叶太重难以扩大捕风面积；三是风叶极长难运输，运费极高；四是发电增速齿轮箱难维护，易报废；五是发电受风资源制约，无法吻合电网需求，导致频繁弃风。尤其是第五点，是风力发电的一个致命缺点，即风资源的波动性，导致了风电场有功输出的不稳定性。随着风电场规模的不断扩大和风电穿透率的增加，大容量风电接入也给电网调度和稳定运行带来了许多挑战。解决这一问题的可行方法之一就是采用储能技术实现对风电机组有功功率的灵活调节。

2、各种储能技术中，蓄水储能技术最目前使用最广泛的技术之一，它在电量充足时可以通过消耗电能将水从低处提升到高处，使电能转化为水的势能，在电网电量不足时则通过水下降，将水的势能转化为电能。目前，将风力发电系统与蓄水储能系统相结合的技术方案己有很多，比如cn102635480a 公开的风力结合水力发电装置，其利用受风力带动的叶轮驱动抽水泵浦将循环液抽取到高处，再将循环液向下排放，使其冲击水轮发电机的转轮，进而达到发电的效果。再比如cn103410651a 公开的一种海上风力抽水储能的水力发电装置，它包括风力机、储能球、抽水泵和水力发电装置；所述风力机建于海平面之上，所述储能球建在海平面之下的海床上，在储能球上设置海水进水口，在进水口处设置水力发电机发电，所述抽水泵可将储能球内冲击水力发电机发电后的海水排至大海中。上述的这些风电与蓄水储能相联合的技术方案，均实现了风力发电与蓄水储能技术的结合，确实能够解决风力发电输出不稳定的问题。但这些方案中，联合系统的功能均比较简单，即仅能将多余的风电转化为水的势能储存起来，且后续需要将水的势能转化为电能以后才能供人们使用。

3、有鉴于此，本申请旨在提供一种蓄能风塔，该蓄能风塔有更多的功能，例如在实现储能功能的基础上，还可以直接为人们提供不同温度的生活用水。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种蓄能风塔，该蓄能风塔不仅可以实现储能功能，而且还可以为人们提供各种温度的水。

2、本发明的技术方案是：一种蓄能风塔，包括风电叶片、发电部分和塔架，塔架包括管道，塔架的管道内蓄有水；当蓄能风塔不向外部供电时，风塔发出的电（即风电）可用于改变水的温度。发电部分可实现能量的转换，例如将风能转换为电能，将电能转化为水的势能或内能，或者将势能或内能转换为电能等，发电部分主要包括风力发电机组、抽水泵、水轮发电机、加热器、冷水机、汽轮发电机组等设备。

3、进一步的，塔架为一根粗管道或二根及以上的管道组合而成。当采用一根粗管道时，安装维修方便；当采用多根管道时，则可以同时提供不同温度的水，比如采用三根管道，可以让一根管道储存热水，第二根管道储存温水，第三根管道储存冷水。

4、进一步的，塔架的下部或塔架的上部还有起加强作用的管子或桁架，用以提升塔架的强度从而延长其使用寿命。

5、进一步的，当风塔不向外部供电时，风电将水升温成高温蒸汽，当需要供电时，高温蒸汽转化为电能，从而实现储能功能。

6、进一步的，塔架的管道内蓄有的水为常压，风电将水升温至家庭取暖用的温度，例如为30-50度，供城市或家庭日常使用。

7、进一步的，塔架的管道内蓄有的水为常压，风电将水温降低，供城市或家庭日常降温使用。

8、进一步的，塔架的管道为复数根或每根管道为多个节段，分别或同时用来储蓄水蒸汽或高温水或低温水。这样就可以同时提供高温水和低温水，提升风塔的服务质量。

9、进一步的，塔架的管道外部有隔热层。隔热层可以是保温岩棉。

10、进一步的，塔架的管道内蓄有自来水；当不向外部供电时，将水转化成高温、高压水蒸汽储存起来；当需要向外部供电时，将高温、高压水蒸汽转化为电能；蓄能风塔与外部电网相联，当外部电网的电能过剩时，蓄能风塔吸收外部电能。

11、进一步的，当外部电网的电能不足时，蓄能风塔本身发电及水蒸汽转化的电能可以同时向电网供电。

12、进一步的，塔架的管道内也可以储存压缩气体，比如水蒸汽、空气等。塔架上还安装有空气压缩装置，当不向外部供电时，风力发电机组发出的电力可以用于驱动空气压缩机将水蒸汽或空气压缩并存储在管道内。塔架上设有空气发电装置（比如汽轮发电机），当需要向外部供电时，将存储的压缩空气转化为电能。

13、进一步的，风电叶片的材料采用金属及玻璃，寿命极长，废弃零污染。

14、进一步的，风电叶片的结构为钢管桁架加钢绳，显著减重，并扩大了捕风面积，为风电相关设施不必上山下海创造了条件。

15、进一步的，风电叶片可采用拆分运输，满足集装箱运输尺寸；

16、进一步的，塔架也可储存气体，例如具有贮氢罐的功能，在电网弃风时制氢，通过电解水制氢，即避免了风电对电网的冲击，也生产出可再生能源。

17、与现有技术相比本发明的有益效果：

18、1、本发明中的蓄能风塔，可直接将水升温变成高温高压蒸汽并存储起来，需要时再直接利用高温蒸汽推动汽轮发电机组发电；

19、2、本发明可直接利用塔架的管道内腔储存水，不额外占用空间，使得整个风塔系统的结构更紧凑，占用空间更小；

20、3、 可利用风电机组发出的多余电力来改变水的温度，从而直接为城市或家庭提供所需温度的生活用水，相比于直接利用电网电能来提升水温的方式，实现了能源的就近利用，并且减少了电力的传输距离，节约了能量；

21、4、本发明中的塔架下部为用于储存物质的管体结构，上部为桁架结构，相比现有塔架的全桁架结构而言，下部无需设置更多的斜杆和横杆，从而大大节省材料，且下部结构稳定性，功能性强。

技术特征：

1.一种蓄能风塔，包括风电叶片、发电部分和塔架，其特征在于：塔架的管道内蓄有水；当不向外部供电时，风电用于改变水的温度。

2.根据权利要求1所述的一种蓄能风塔，其特征在于：作为蓄能管道的塔架为一根粗管道或二根及以上的管道组合而成。

3.根据权利要求1所述的一种蓄能风塔，其特征在于：塔架的下部或塔架的上部还有起加强作用的管子或桁架。

4.根据权利要求1所述的一种蓄能风塔，其特征在于：当不向外部供电时，风电将水升温成高温蒸汽，当需要供电时，高温蒸汽转化为电能。

5.根据权利要求1所述的一种蓄能风塔，其特征在于：塔架的管道内蓄有的水为常压，风电将水升温至家庭取暖用的温度，供城市或家庭日常使用。

6.根据权利要求1所述的一种蓄能风塔，其特征在于：塔架的管道内蓄有的水为常压，风电将水温降低，供城市或家庭日常降温使用。

7.根据权利要求1所述的一种蓄能风塔，其特征在于：塔架的管道为复数根或每根管道为复数节，分别或同时用来储蓄水蒸汽或高温水或低温水。

8.根据权利要求1所述的一种蓄能风塔，其特征在于：塔架的管道外部有隔热层。

9.一种蓄能风塔，包括风电叶片、发电部分和塔架，其特征在于：塔架的管道内蓄有水；当不向外部供电时，将水转化成高温、高压水蒸汽；当需要向外部供电时，将高温、高压水蒸汽转化为电能；蓄能风塔与外部电网相联，当外部电网的电能过剩时，蓄能风塔吸收外部电能。

10.根据权利要求9所述的一种蓄能风塔，其特征在于：当外部电网的电能不足时，蓄能风塔本身发电及水蒸汽转化的电能可以同时向电网供电。

技术总结
一种蓄能风塔，包括风电叶片、发电部分和塔架，塔架包括管道，塔架的管道内蓄有水；当蓄能风塔不向外部供电时，风塔发出的电可用于改变水的温度。本发明中的蓄能风塔，可直接将水升温变成高温高压蒸汽并存储起来，需要时再直接利用高温蒸汽推动汽轮发电机组发电，直接利用塔架的管道内腔储存水，不额外占用空间，使得整个风塔系统的结构更紧凑，占用空间更小；可利用风电机组发出的多余电力来改变水的温度，从而直接为城市或家庭提供所需温度的生活用水，实现了能源的就近利用，并且减少了电力的传输距离，降低了能量损耗。

技术研发人员：张跃
受保护的技术使用者：远大可建科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12