一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备及方法与流程

本发明涉及新能源储能，具体为一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备及方法。

背景技术：

1、储能是指通过介质或设备把能量存储起来，在需要时再释放出来的过程。它是解决可再生能源间歇性和不稳定性、提高常规电力系统和区域能源系统效率、安全性和经济性的迫切需要，随着新能源发电领域的深入探索，风能、光能发电所具有的随机性和间歇性等特点对电网产生的影响逐渐显现出来，进而增加了电网控制与调度风光发电的难度。由于风能与光能在资源的转化和利用过程中存在一定的互补关系，且在风光发电基础上加入蓄能设备，能够极大地改善新能源发电与电网间的衔接作用，故本文针对当前存在的储能平抑联合风光发电效果不佳、储能配置不合理等情况，通过研究现有风光发电运行技术和优化储能配置等方式，以期提高风光储联合发电运行技术的实用性。

2、发电受天气、昼夜、季节等环境因素制约，新能源出力具有波动性、随机性和间歇性，能源利用率不高，存在弃风、弃光消纳问题，且电化学储能方式价格高昂，存在易燃易爆的风险且技术不够成熟，钠离子电池的循环寿命短等问题。

3、鉴于此，本发明通过提出一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备及方法。

技术实现思路

1、针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备及方法的技术方案，能够在光伏、风电的发电量不足以满足用户需求时，则优先从沙储能装置中获取电量，将电能供应给用户及风电、光伏等新能源电站，避免出现波动性、随机性和间歇性，提高能源利用率，解决了上述背景技术中提出的问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备，包括沙子储罐，所述沙子储罐用于沙能储存，所述沙子储罐的内部安装有温度传感器和控制终端；传送带，所述沙子储罐的一侧设有传输运沙作用的传送带；进沙管ⅰ，所述沙子储罐的顶部通过进沙管ⅱ连通有进沙管ⅰ；变电站，所述沙子储罐的表面通过输电连接有变电站，所述变电站表面电性连接有电阻；所述沙子储罐的内部安装有旋转的旋转辊，所述旋转辊内部安装有可滑动的搅拌臂，所述沙子储罐的顶部旋转连接有齿环，所述齿环的内部啮合有齿轮ⅱ，所述旋转辊的顶部与齿轮ⅱ固定。

3、作为本发明的一种优选技术方案，所述进沙管ⅰ的底部固定安装有电机，所述电机输出端安装有齿轮ⅰ，所述齿轮ⅰ与齿环之间啮合。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述沙子储罐的外部连通有排汽管，所述搅拌臂表面旋转安装有旋转轮，所述搅拌臂端部且位于旋转辊内部固定连接有弹簧ⅰ。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述沙子储罐的底部通过弹簧ⅱ连接有接料板，所述接料板的顶部一侧固定有连接杆ⅰ，所述连接杆ⅰ的顶部的高度高于旋转辊顶部，所述旋转辊底部与接料板之间不连接且存在间距。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述进沙管ⅱ内部旋转连接有翻转片，所述外部套有旋转环，所述翻转片的外壁固定有旋转轴ⅱ，所述旋转轴ⅱ延伸至进沙管ⅱ外部，所述旋转轴ⅱ端部固定有旋转轴ⅰ，所述旋转轴ⅰ底部贯穿有连接轴。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述连接轴与旋转轴ⅰ底部只接触不连接，所述连接轴端部与旋转环之间固定，所述进沙管ⅱ表面开设有弧形槽，所述旋转环内壁通过插入相对应的弧形槽内部与进沙管ⅱ之间旋转连接，所述旋转环顶部设置有部分齿牙，所述旋转环顶部的部分齿牙啮合有齿轮ⅱ。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述齿轮ⅱ旋转安装在进沙管ⅱ外表面，所述齿轮ⅱ表面啮合有齿杆，所述齿杆表面固定有连接杆ⅱ，所述连接杆ⅱ端部与连接杆ⅰ固定连接，所述沙子储罐的内壁开设有限位槽，所述连接杆ⅰ位于限位槽内部移动。

9、一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电方法，该发电方法采用于权利要中任意一项所述的一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备，包括以下步骤：

10、步骤一：初始状态下，每个翻转片是打开的且每个翻转片之间打开的间隙最大，沙子储罐内部通过传送带与进沙管ⅰ将沙子传输运送至沙子储罐内部，沙子通过进沙管ⅱ掉落至沙子储罐内部，当沙子储罐内部进入的沙子重量达到接料板所承受的重力值时，接料板便下降，同时连接杆ⅰ与齿杆跟随下降，齿杆与齿轮ⅱ啮合使其旋转，齿轮ⅱ旋转与旋转环啮合使其旋转带动每个翻转片闭合，阻止下料；

11、步骤二：电阻、变电站与沙子储罐分别电性连接，然后通过光伏、和风电对其进行供电，先判断新能源发电量是否满足用户需求，若满足，则优先供电给用户；

12、步骤三：若光伏、风电发电量超过用户需求，则多余的电量通过电阻加热方式将沙子储罐中的沙堆加热至℃，将电能转化为热能，通过沙子储罐内部的温度传感器监测沙储能装置中温度变化情况；

13、步骤四：水流通过管道进入沙储能装置，蒸发为水蒸气，通过蒸汽管道输送至市区供应市民取暖，沙储能装置将水转化为水蒸气，推动汽轮机发电形成电能；

14、步骤五：当沙子储罐内部的沙子温度逐渐升高达到温度传感器的温度设定值时通过信号传输至控制终端，通过控制终端发出启动信号，从而启动电机转动同时带动齿轮ⅰ旋转，齿轮ⅰ旋转与齿环啮合，使其齿轮ⅱ与旋转辊旋转，通过搅拌臂对沙子储罐内部的沙子和水在加热时进行均匀搅拌；

15、步骤六：若光伏、风电的发电量不足以满足用户需求，则优先从沙储能装置中获取电量，将电能供应给用户及风电、光伏等新能源电站。

16、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

17、1、通过翻转片的设置和沙子储存，使其沙子储罐内部沙子的高度与沙子储罐内部顶端保持一定间距，能够使得沙子储罐内部具有一定空间供水蒸气活动增加水蒸气的活跃性和流动性，避免沙子储罐内部因被沙子填满水蒸气存在的空间较小而引起爆炸，通过沙子储罐内部的沙子储能，能够在光伏、风电的发电量不足以满足用户需求时，则优先从沙储能装置中获取电量，将电能供应给用户及风电、光伏等新能源电站，避免出现波动性、随机性和间歇性，提高能源利用率。

18、2、当搅拌臂旋转与沙子储罐内壁接触时，通过弹簧ⅰ产生的形变收缩向旋转辊内部收缩，缩小搅拌臂长度，防止搅拌臂与沙子储罐内壁出现卡死现象，通过搅拌臂的伸缩能够对沙子储罐内部的沙子深处和水在加热时进行均匀搅拌，使其沙子深处与水充分融合，在搅拌时能够使得沙子深处的热量大量散发，能够增加水蒸气的密度和增大沙子储罐内部的压强在通过排汽管排出时能够快速推动汽轮机发电形成电能能够提高电压，降低电流，大大减少这资源浪费，保护环境。

技术特征：

1.一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备，其特征在于：所述进沙管ⅰ(4)的底部固定安装有电机，所述电机输出端安装有齿轮ⅰ(701)，所述齿轮ⅰ(701)与齿环(7)之间啮合。

3.根据权利要求2所述的一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备，其特征在于：所述沙子储罐(1)的外部连通有排汽管(3)，所述搅拌臂(704)表面旋转安装有旋转轮(705)，所述搅拌臂(704)端部且位于旋转辊(703)内部固定连接有弹簧ⅰ。

4.根据权利要求3所述的一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备，其特征在于：所述沙子储罐(1)的底部通过弹簧ⅱ连接有接料板(706)，所述接料板(706)的顶部一侧固定有连接杆ⅰ(707)，所述连接杆ⅰ(707)的顶部的高度高于旋转辊(703)顶部，所述旋转辊(703)底部与接料板(706)之间不连接且存在间距。

5.根据权利要求4所述的一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备，其特征在于：所述进沙管ⅱ(709)内部旋转连接有翻转片(711)，所述(09)外部套有旋转环(710)，所述翻转片(711)的外壁固定有旋转轴ⅱ(713)，所述旋转轴ⅱ(713)延伸至进沙管ⅱ(709)外部，所述旋转轴ⅱ(713)端部固定有旋转轴ⅰ(712)，所述旋转轴ⅰ(712)底部贯穿有连接轴。

6.根据权利要求5所述的一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备，其特征在于：所述连接轴与旋转轴ⅰ(712)底部只接触不连接，所述连接轴端部与旋转环(710)之间固定，所述进沙管ⅱ(709)表面开设有弧形槽(7091)，所述旋转环(710)内壁通过(7101)插入相对应的弧形槽(7091)内部与进沙管ⅱ(709)之间旋转连接，所述旋转环(710)顶部设置有部分齿牙，所述旋转环(710)顶部的部分齿牙啮合有齿轮ⅱ(714)。

7.根据权利要求6所述的一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备，其特征在于：所述齿轮ⅱ(714)旋转安装在进沙管ⅱ(709)外表面，所述齿轮ⅱ(714)表面啮合有齿杆(715)，所述齿杆(715)表面固定有连接杆ⅱ(708)，所述连接杆ⅱ(708)端部与连接杆ⅰ(707)固定连接，所述沙子储罐(1)的内壁开设有限位槽，所述连接杆ⅰ(707)位于限位槽内部移动。

8.一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电方法，该发电方法采用于权利要求1-7中任意一项所述的一种基于荒漠地区沙储能的风-光-热-储联合发电设备，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及储能技术领域，且公开了一种基于荒漠地区沙储能的风‑光‑热‑储联合发电设备及方法，包括沙子储罐，沙子储罐用于沙能储存，沙子储罐的内部安装有温度传感器和控制终端；传送带，沙子储罐的一侧设有传输运沙作用的传送带；通过翻转片的设置和沙子储存，能够使得沙子储罐内部具有一定空间供水蒸气活动增加水蒸气的活跃性和流动性，避免沙子储罐内部因被沙子填满水蒸气存在的空间较小而引起爆炸，通过沙子储罐内部的沙子储能，能够在光伏、风电的发电量不足以满足用户需求时，则优先从沙储能装置中获取电量，将电能供应给用户及风电、光伏等新能源电站，避免出现波动性、随机性和间歇性，提高能源利用率。

技术研发人员：张清,罗凯,杜辉,王思聪,赵丰,杨子吉
受保护的技术使用者：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司西北电力试验研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12