阅读说明：本技术 一种飞轮储能一体化风力发电装置及方法 (Flywheel energy storage integrated wind power generation device and method ) 是由 郑建涛 徐越 于 2021-01-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种飞轮储能一体化风力发电装置及方法,包括塔筒,塔筒的顶部通过偏航电机连接有机舱,机舱的内部设置有齿轮箱和发电机,所述齿轮箱的输入轴连接至位于机舱外侧的叶片,且输入轴与叶片之间通过变桨电机连接,所述齿轮箱的输出轴与发电机连接,所述发电机的输出端通过第四电缆连接至变流器,同时所述发电机的输出端通过第一电缆连接至电流混合器,电流混合器通过第二电缆连接至飞轮储能装置,同时电流混合器通过第三电缆分别连接至变桨电机和偏航电机。(The invention discloses a flywheel energy storage integrated wind power generation device and method, which comprises a tower barrel, wherein the top of the tower barrel is connected with a cabin through a yaw motor, a gear box and a generator are arranged in the cabin, an input shaft of the gear box is connected to blades positioned on the outer side of the cabin, the input shaft is connected with the blades through a pitch motor, an output shaft of the gear box is connected with the generator, an output end of the generator is connected to a converter through a fourth cable, an output end of the generator is connected to a current mixer through a first cable, the current mixer is connected to a flywheel energy storage device through a second cable, and the current mixer is connected to the pitch motor and the yaw motor through a third cable.)

一种飞轮储能一体化风力发电装置及方法

技术领域

本发明属于风电发电领域，特别涉及一种飞轮储能一体化风力发电装置及方法。

背景技术

我国是能源消费大国，但化石能源存在污染日益严重，发展清洁可再生的能源势在必行。截止2019年底可再生能源发电装机占40％，随着能源结构进一步调整，新能源装机规模和发电量仍将进一步增加。而风力发电机组存在间隙性，波动性，在某些时刻需要增加储能作为备用和应急安全保障电源。

目前风机储能技术方案主要有蓄电池储能和电容器储能。存在体积大，寿命短，放电时间短等问题。并且电池都是与风机分离，或远距离集中使用。安装和调试复杂，工作量大。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种飞轮储能一体化风力发电装置及方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种飞轮储能一体化风力发电装置，包括塔筒，塔筒的顶部通过偏航电机连接有机舱，机舱的内部设置有齿轮箱和发电机，所述齿轮箱的输入轴连接至位于机舱外侧的叶片，且输入轴与叶片之间通过变桨电机连接，所述齿轮箱的输出轴与发电机连接，所述发电机的输出端通过第四电缆连接至变流器，同时所述发电机的输出端通过第一电缆连接至电流混合器，所述电流混合器通过第二电缆连接至飞轮储能装置，同时电流混合器通过第三电缆分别连接至变桨电机和偏航电机。

进一步地，所述飞轮储能装置设置在机舱中。

进一步地，所述飞轮储能装置通过底座与机舱连接。

进一步地，所述飞轮储能装置设置在塔筒中。

进一步地，所述飞轮储能装置通过底座与塔筒连接。

进一步地，所述电流混合器还通过第三电缆连接至机舱中的其他供电设备。

进一步地，所述塔筒为钢混一体化塔筒或构架式塔筒。

一种飞轮储能一体化风力发电方法，叶片转动，通过齿轮箱带动发电机发电，从发电机输出端引出的第一电缆经过电流混合器一方面通过第二电缆为飞轮储能装置供电，另一方面通过第三电缆给变桨电机和偏航电机供电，当风力发电机停机或故障需要应急电源时，飞轮储能装置通过第三电缆给变桨电机和偏航电机供电，以保障风力发电机组安全。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明将飞轮储能装置安装在风电发电机的机舱内，从发电机出口引出一个电流支路给飞轮储能装置充电，进行储能，当风电机组需要给变桨电机，偏航电机供电时，则由飞轮储能装置就近提供电源。本发明采用的飞轮储能装置是一种机械能-电能转换的储能装置，突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。通过电动/发电互逆式双向电机，电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换与储存，并通过调频、整流、恒压与不同类型的负载接口，在储能时，电能通过电力转换器变换后驱动电机运行，电机带动飞轮加速转动，飞轮以动能的形式把能量储存起来，完成电能到机械能转换的储存能量过程，能量储存在高速旋转的飞轮体中；释能时，高速旋转的飞轮拖动电机发电，经电力转换器输出适用于负载的电流与电压，完成机械能到电能转换的释放能量过程，整个飞轮储能装置实现了电能的输入、储存和输出过程，飞轮储能装置能量密度高，工作效率高，体积小、重量轻，对环境温度没有严格要求，使用寿命长，可整合到风机机舱内，在制造厂内组装、调节，节省现场工作量，提高安装质量。

附图说明

图1是本发明的飞轮储能一体化风力发电装置结构示意图。

其中，1、叶片；2、机舱；3、齿轮箱；4、发电机；5、飞轮储能装置；6、底座；7、变桨电机；8、偏航电机；9、第一电缆；10、第二电缆；11、第三电缆；12、第四电缆；13、塔筒；14、电流混合器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种飞轮储能一体化风力发电装置，将飞轮储能装置5布置在风力发电机的机舱2内，在制造厂内组装，调节，节省现场工作量，提高安装质量。

飞轮储能装置5通过底座6和风力发电机的机舱2相连，飞轮储能装置5和风力发电机一体化，其位置可以布置在机舱内，也可以在风机塔筒内，或机组内任意位置。从发电机4出口引出的第一电缆9经过电流混合器14一方面通过第二电缆10给飞轮储能装置5供电，另一方面通过第三电缆11给变桨电机7和偏航电机8供电。当风力发电机停机或故障需要应急电源时，飞轮储能装置通过第三电缆11给变桨电机7和偏航电机8供电保障风力发电机组安全，飞轮储能装置5供电范围包括但不限于变桨电机7和偏航电机8，还包括机舱2内的控制柜等其他需要供电设备，本发明采用的风力发电机组指其他任何形式利用风力进行发电的机组，结构如双叶片，双叶轮，钢混一体化塔筒，构架式塔筒，双馈，直驱等各种形式，风力发电机包括陆上、海上，漂浮式风电机组，可应用与基地大规模型或分布式风力发电机。

下面对本发明实施方式作进一步详细描述：

飞轮储能装置5通过底座6和风力发电机的机舱2相连。从发电机4出口引出的第一电缆9经过电流混合器14后一方面通过第二电缆10给飞轮储能装置5供电，另一方面通过第三电缆11给变桨电机7和偏航电机8供电。当风力发电机停机或故障需要应急电源时，飞轮储能装置5通过第三电缆11给变桨电机7和偏航电机8供电保障风力发电机组安全。