一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统的制作方法

1.本发明属于新能源供热技术领域，具体涉及一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统。


背景技术：

2.风能和太阳能作为可再生能源。在新能源发电领域，风能、太阳能发电经过多年的快速发展。
3.在风电场运行时，通常会存在风速大于额定风速时，发电机为了维持在额定功率，进行变桨距控制减小从风中捕获的能量，这样就会造成风能不能充分的利用，导致能源浪费。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有化石能源供热技术的基础上，利用新能源替代化石能源，实现稳定供热，提供一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统。
5.本发明采用如下技术方案来实现的：
6.一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，包括风力涡轮机、双驱离合器、发电机齿轮箱、热泵系统、储热装置和太阳能供热系统；
7.风力涡轮机通过双驱离合器与发电驱动端和热泵驱动端分别联接，其中，发电驱动端联接发电机齿轮箱，热泵驱动端联接热泵系统，热泵系统同时与储热装置和太阳能供热系统联接。
8.本发明进一步的改进在于，热泵系统包括压缩机、蒸发器和冷凝器，压缩机连接蒸发器与冷凝器。
9.本发明进一步的改进在于，热泵系统运行时由风力涡轮提供动力给压缩机，工质在蒸发器中蒸发吸热，经压缩机提高温度和压力后送入冷凝器放热，凝成液体的工质再进入蒸发器蒸发，如此不断循环供热。
10.本发明进一步的改进在于，太阳能供热系统采用复合抛物面集热器。
11.本发明进一步的改进在于，储热装置采用低温熔盐为储热介质。
12.本发明进一步的改进在于，储热装置配置有冷罐和热罐。
13.本发明进一步的改进在于，工作时：
14.发电模式下，风力涡轮机通过双驱离合器的发电驱动端与发电机齿轮箱联接，升速后通过高速轴带动发电机发电；此时，热泵系统为无动力驱动，处于停机状态；太阳能供热系统正常运行，复合抛物面集热器将太阳光聚焦到集热管上加热导热油，受热后的导热油一部分去往热水加热器，另一部分去加热低温熔盐，将多余的热量储存起来。
15.本发明进一步的改进在于，当风电过剩，风能处于冗余状态时，使用双驱离合器进行动力切换，风力涡轮机由发电模式切换至风热模式，通过双驱离合器的热泵驱动端与发电机齿轮箱联接，带动压缩机将低温低压工质压缩成中温中压工质，实现热泵系统的制热
过程，工质携带的热量一部分去往热水加热器，另一部分去加热低温熔盐，将多余的热量储存起来。
16.本发明至少具有如下有益的技术效果：
17.相比现有的供热技术，本发明使用冗余风能与太阳能作为供热能源，新能源清洁、可再生的特点不仅可以有效缓解燃料燃烧对环境产生的污染问题，而且对能源的可持续发展具有重要意义。本发明结合太阳能与现有风电场并结合储能系统，有效地利用了冗余风能，减少了弃风问题的出现，保证安全稳定供热。
18.综上所述，本发明一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，在现有风电场的基础上，结合太阳能供热系统与储能系统，实现新能源稳定安全供热，具有很强的可操作性。通过有效利用冗余风能，避免了目前风电场常见的弃风现象，在现有供热技术的基础上降低化石燃料使用量，实现节能减排的目的，具有很好的经济性与发展潜力。
附图说明
19.图1为本发明一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统的结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明做进一步地详细说明。
21.参见图1，本发明提供的一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，包括风力涡轮机、双驱离合器、发电机齿轮箱、热泵系统、储热装置和太阳能供热系统。
22.风力涡轮机通过双驱离合器与发电驱动端和热泵驱动端分别联接，其中，发电驱动端联接发电机齿轮箱，热泵驱动端联接热泵系统，热泵系统同时与储热装置和太阳能供热系统联接。
23.整个系统采用如下方式运行：
24.发电模式下，风力涡轮机通过双驱离合器的发电驱动端与发电机齿轮箱联接，升速后通过高速轴带动发电机发电。此时，热泵系统为无动力驱动，处于停机状态；当风电过剩，风能处于冗余状态时，使用双驱离合器进行动力切换，风力涡轮机由发电模式切换至风热模式，通过双驱离合器的热泵驱动端与发电机齿轮箱联接，带动压缩机将低温低压工质压缩成中温中压工质，实现热泵系统的制热过程，工质携带的热量一部分去往热水加热器，另一部分去加热低温熔盐，将多余的热量储存起来。
25.其中，热泵系统内压缩机连接蒸发器与冷凝器，运行时由风力涡轮提供动力给压缩机，工质在蒸发器中蒸发吸热，经压缩机提高温度和压力后送入冷凝器放热，凝成液体的工质再进入蒸发器蒸发，如此不断循环供热。
26.太阳能供热系统长期运行，复合抛物面集热器将太阳光聚焦到集热管上加热导热油，受热后的导热油一部分去往热水加热器，另一部分去加热低温熔盐，将多余的热量储存起来。
27.相比现有的供热技术，本发明使用冗余风能与太阳能作为供热能源，新能源清洁、可再生的特点不仅可以有效缓解燃料燃烧对环境产生的污染问题，而且对能源的可持续发展具有重要意义。本发明结合太阳能与现有风电场并结合储能系统，有效地利用了冗余风能，减少了弃风问题的出现，保证安全稳定供热。
28.综上所述，本发明一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，在现有风电场的基础上，结合太阳能供热系统与储能系统，实现新能源稳定安全供热，具有很强的可操作性。通过有效利用冗余风能，避免了目前风电场常见的弃风现象，在现有供热技术的基础上降低化石燃料使用量，实现节能减排的目的，具有很好的经济性与发展潜力。


技术特征：
1.一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，其特征在于，包括风力涡轮机、双驱离合器、发电机齿轮箱、热泵系统、储热装置和太阳能供热系统；风力涡轮机通过双驱离合器与发电驱动端和热泵驱动端分别联接，其中，发电驱动端联接发电机齿轮箱，热泵驱动端联接热泵系统，热泵系统同时与储热装置和太阳能供热系统联接。2.根据权利要求1所述的一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，其特征在于，热泵系统包括压缩机、蒸发器和冷凝器，压缩机连接蒸发器与冷凝器。3.根据权利要求2所述的一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，其特征在于，热泵系统运行时由风力涡轮提供动力给压缩机，工质在蒸发器中蒸发吸热，经压缩机提高温度和压力后送入冷凝器放热，凝成液体的工质再进入蒸发器蒸发，如此不断循环供热。4.根据权利要求2所述的一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，其特征在于，太阳能供热系统采用复合抛物面集热器。5.根据权利要求4所述的一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，其特征在于，储热装置采用低温熔盐为储热介质。6.根据权利要求5所述的一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，其特征在于，储热装置配置有冷罐和热罐。7.根据权利要求5所述的一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，其特征在于，工作时：发电模式下，风力涡轮机通过双驱离合器的发电驱动端与发电机齿轮箱联接，升速后通过高速轴带动发电机发电；此时，热泵系统为无动力驱动，处于停机状态；太阳能供热系统正常运行，复合抛物面集热器将太阳光聚焦到集热管上加热导热油，受热后的导热油一部分去往热水加热器，另一部分去加热低温熔盐，将多余的热量储存起来。8.根据权利要求7所述的一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，其特征在于，当风电过剩，风能处于冗余状态时，使用双驱离合器进行动力切换，风力涡轮机由发电模式切换至风热模式，通过双驱离合器的热泵驱动端与发电机齿轮箱联接，带动压缩机将低温低压工质压缩成中温中压工质，实现热泵系统的制热过程，工质携带的热量一部分去往热水加热器，另一部分去加热低温熔盐，将多余的热量储存起来。

技术总结
本发明公开了一种冗余风能耦合太阳能的风电场集中式供热系统，包括风力涡轮机、双驱离合器、发电机齿轮箱、热泵系统、储热装置和太阳能供热系统；其中，发电模式下，风力涡轮机通过双驱离合器的发电驱动端与发电机齿轮箱联接，升速后通过高速轴带动发电机发电。当风能处于冗余状态时，使用双驱离合器进行动力切换，风力涡轮机由发电模式切换至风热模式，通过双驱离合器的热泵驱动端与发电机齿轮箱联接，实现热泵系统的制热过程，热量一部分去往热水加热器，另一部分去加热低温熔盐，将多余的热量储存起来。太阳能供热系统集热器将太阳光聚焦到集热管上加热导热油，受热后的导热油一部分去往热水加热器，另一部分去加热低温熔盐。盐。盐。


技术研发人员：王慧青 王远 赵永坚 孟勇 徐远纲
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.02.27
技术公布日：2023/6/27