用于提升风电场发电可靠性的分布式多级风机直驱空气压缩储能系统的制作方法

本申请涉及空气压缩储能系统领域，具体涉及一种用于提升风电场发电可靠性的分布式多级风机直驱空气压缩储能系统。

背景技术：

1、风力发电的生产过程中存在很多不可预测的因素，其受天气和风速的影响巨大，无法按电网需求安排生产。因此，风能被视作不可靠的电力源。压缩空气储能设施可以有效利用风力发电在低电力需求时多发出的电力，并在风力不足时将储存的能量转化为电能释出，从而提高风力发电的可靠性。然而，现有的压缩空气储能设施在设计上和功能性上更侧重电网侧需求，大多与风电场独立工作。随着我国可再生能源在电力系统中占比的迅速提高，电网对稳定性的需求将日益增长。风电场自配储能将从源头保证发电的可靠性。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种用于提升风电场发电可靠性的分布式多级风机直驱空气压缩储能系统，采用电储热消费大型风电场的富余电力，以增加风电场的供电可靠性。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请实施例提供一种用于提升风电场发电可靠性的分布式多级风机直驱空气压缩储能系统，包括：一级空气压缩机阵列、二级空气压缩机阵列、三级空气压缩机阵列、一级储罐、二级储罐、三级储罐、发电系统、电热储能系统以及水平轴风力发电场，

4、所述水平轴风力发电场连接到电热储能系统以及电网，用以将水平轴风力发电场产生的电能输送到电网或通过电热储能系统进行储能；

5、所述电热储能系统连接到发电系统，发电系统将电热储能系统储存的电热能转化为电能输送到电网；

6、所述发电系统连接三级储罐，三级储罐连接三级空气压缩机阵列以及二级储罐，所述二级储罐连接二级空气压缩机阵列以及一级储罐，所述一级储罐连接一级空气压缩机阵列。

7、所述一级空气压缩机阵列、二级空气压缩机阵列和三级空气压缩机阵列通过连接母管进行连接，所述一级空气压缩机阵列、二级空气压缩机阵列和三级空气压缩机阵列包括垂直轴风机，所述垂直轴风机连接齿轮箱，所述齿轮箱连接空气压缩机，所述空气压缩机通过出口阀门连接到连接母管上。

8、所述一级储罐、二级储罐和三级储罐的入口处设置有入口截止阀，一级储罐、二级储罐和三级储罐的出口处设置有出口调节阀。

9、所述发电系统包括与三级储罐的出口连接的高压空气电加热器，所述高压空气电加热器连接高压空气透平机，所述高压空气透平机连接低压空气电加热器，所述低压空气电加热器连接低压空气透平机，低压空气透平机驱动发电机，发电机产生的电能输入到电网。

10、所述电热储能系统包括冷罐和热罐，所述冷罐和热罐之间设置有节流阀，所述冷罐的出口连接到电加热器的入口，所述冷罐的出口和电加热器的入口之间设置有盐泵，所述电加热器的出口连接到热罐，所述热罐通过电热储能风机输送到发电系统。

11、所述电热储能风机的输出口通过高压电加热器节流阀连接到高压空气电加热器，所述电热储能风机的输出口通过低压电加热器节流阀连接到低压空气电加热器。

12、所述高压空气电加热器和低压空气电加热器还连接到热罐。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：提出采用电储热消费大型风电场的富余电力，以增加风电场的供电可靠性。冷罐中的熔盐在泵的带动下经过电加热器升温，将电能转化为自身的热能贮存在热罐中。在电力需求高峰时，热罐中的熔盐在泵的带动下经过空气加热器加热空气透平机进气，以提升压缩空气储能的效率。

技术特征：

1.一种用于提升风电场发电可靠性的分布式多级风机直驱空气压缩储能系统，其特征在于，包括：一级空气压缩机阵列、二级空气压缩机阵列、三级空气压缩机阵列、一级储罐、二级储罐、三级储罐、发电系统、电热储能系统以及水平轴风力发电场，

2.根据权利要求1所述的一种用于提升风电场发电可靠性的分布式多级风机直驱空气压缩储能系统，其特征在于，所述一级空气压缩机阵列、二级空气压缩机阵列和三级空气压缩机阵列通过连接母管进行连接，所述一级空气压缩机阵列、二级空气压缩机阵列和三级空气压缩机阵列包括垂直轴风机，所述垂直轴风机连接齿轮箱，所述齿轮箱连接空气压缩机，所述空气压缩机通过出口阀门连接到连接母管上。

3.根据权利要求1所述的一种用于提升风电场发电可靠性的分布式多级风机直驱空气压缩储能系统，其特征在于，所述一级储罐、二级储罐和三级储罐的入口处设置有入口截止阀，一级储罐、二级储罐和三级储罐的出口处设置有出口调节阀。

4.根据权利要求1所述的一种用于提升风电场发电可靠性的分布式多级风机直驱空气压缩储能系统，其特征在于，所述发电系统包括与三级储罐的出口连接的高压空气电加热器，所述高压空气电加热器连接高压空气透平机，所述高压空气透平机连接低压空气电加热器，所述低压空气电加热器连接低压空气透平机，低压空气透平机驱动发电机，发电机产生的电能输入到电网。

5.根据权利要求4所述的一种用于提升风电场发电可靠性的分布式多级风机直驱空气压缩储能系统，其特征在于，所述电热储能系统包括冷罐和热罐，所述冷罐和热罐之间设置有节流阀，所述冷罐的出口连接到电加热器的入口，所述冷罐的出口和电加热器的入口之间设置有盐泵，所述电加热器的出口连接到热罐，所述热罐通过电热储能风机输送到发电系统。

6.根据权利要求5所述的一种用于提升风电场发电可靠性的分布式多级风机直驱空气压缩储能系统，其特征在于，所述电热储能风机的输出口通过高压电加热器节流阀连接到高压空气电加热器，所述电热储能风机的输出口通过低压电加热器节流阀连接到低压空气电加热器。

7.根据权利要求6所述的一种用于提升风电场发电可靠性的分布式多级风机直驱空气压缩储能系统，其特征在于，所述高压空气电加热器和低压空气电加热器还连接到热罐。

技术总结
本申请涉及用于提升风电场发电可靠性的分布式多级风机直驱空气压缩储能系统，包括水平轴风力发电场，所述水平轴风力发电场连接到电热储能系统以及电网，用以将水平轴风力发电场产生的电能输送到电网或通过电热储能系统进行储能；所述电热储能系统连接到发电系统，发电系统将电热储能系统储存的电热能转化为电能输送到电网；所述发电系统连接三级储罐，三级储罐连接三级空气压缩机阵列以及二级储罐，所述二级储罐连接二级空气压缩机阵列以及一级储罐，所述一级储罐连接一级空气压缩机阵列，本申请提出采用电储热消费大型风电场的富余电力，以增加风电场的供电可靠性。

技术研发人员：李阳海,周淼,黄辉,徐万兵,王楠,张彪,刘俊,许涛
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21