一種用于沙漠環(huán)境中的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種儲能電站，尤其涉及一種用于沙漠環(huán)境中的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著傳統(tǒng)能源的逐漸耗盡，可再生能源相關技術成為了近年來世界范圍內(nèi)研究的熱點，其中，風能和太陽能在所有的可再生能源中技術最成熟、應用規(guī)模最大。風能和太陽能都依賴天氣變化，具有隨機性，夏季光照強度大而風風力較弱，冬季光照強度弱而風力較強，白天太陽能資源充足，晚上沒有太陽能資源而風比較大，所以風能和太陽能用以混合發(fā)電，從而克服兩種能源的隨機性和間歇性，其性能優(yōu)于單一的風能和太陽能發(fā)電。
[0003]現(xiàn)在使用的典型的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)由風力發(fā)電機、光伏陣列、控制裝置、儲能裝置、整流器、逆變器、電纜、負載及輔助設備構成，其中儲能裝置的作用是在風能、太陽能資源充足時將多余的電能轉(zhuǎn)化為其它形式能量儲存起來，在風能和太陽能資源匱乏時將其它能量轉(zhuǎn)化為電能和風光發(fā)電系統(tǒng)一起給負載供電。
[0004]現(xiàn)在所使用的儲能形式分四大類:物理儲能、電化學儲能、電磁儲能及相變儲能。具體分類如下:
[0005]物理儲能包括:抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等。
[0006]電化學儲能包括:鉛酸電池、鎳氫電池等各類蓄電池以及燃料電池等。
[0007]電磁儲能包括:超級電容器、超導電磁儲能、高能密度電磁儲能等。
[0008]相變儲能包括:冰蓄冷儲能等。
[0009]目前，獨立風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中應用最廣泛的儲能方式是鉛酸蓄電池儲能，另夕卜，已經(jīng)使用或已進入試驗階段的儲能技術包括:抽水儲能、超導儲能、超級電容器儲能、以燃料電池為主要載體的氫儲能以及由上述若干種儲能方式聯(lián)合構成的混合儲能技術。
[0010]蓄電池儲能成本低、技術成熟，使用最為廣泛，但該方法能量密度低、儲能時間短、對環(huán)境有污染、壽命較短且需要專門回收。抽水蓄能和壓縮空氣儲能能量密度較高，儲能時間長，但需建設在水資源豐富地區(qū)，對自然條件要求較高，現(xiàn)階段主要用于電網(wǎng)調(diào)峰使用，還沒有實質(zhì)性的進行風光互補發(fā)電系統(tǒng)的儲能工程應用。飛輪儲能、超級電容器儲能為短期儲能方式，基于燃料電池的氫儲能為長期儲能方式，近年來在世界范圍內(nèi)得到了越來越多的重視，其余儲能方式多處于試驗階段，技術沒有完全成熟。
[0011]中國國土沙漠化情況嚴重，目前沙化土地已經(jīng)達到71.29萬平方公里，占國土面積的 18.12%。
[0012]本專利針對在我國廣泛分布的沙漠地區(qū)設計了一種新型的離網(wǎng)型風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)中的儲能裝置采用“蓄沙儲能”方式，建設取沙、提沙、儲沙及砂輪發(fā)電機構成儲能裝置，當風光互補發(fā)電裝置發(fā)電量大于負載需求時，取沙裝置將沙送入提沙裝置，通過提沙裝置將沙送入建設在高處的儲砂罐中儲存起來，當風光互補發(fā)電裝置的發(fā)電量小于負載需求時，儲砂罐泄沙口打開，沙從高處落下驅(qū)動沙輪機轉(zhuǎn)動，將勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芙o負載供電。
[0013]蘭州理工大學的王克振發(fā)明了一種提沙儲能電站，可利用提升和降低流沙的高度實現(xiàn)將間歇性的輸入電能變成穩(wěn)定輸出的方便利用的電能。
[0014]中國石油大學的胥璐發(fā)明了一種沙石蓄能發(fā)電裝置，在風力較強，發(fā)電量超出實際需要量時，將多余的電能用以驅(qū)動傳輸輪轉(zhuǎn)動，抬升沙石，完成能量的即時儲備，并實現(xiàn)沙石的循環(huán)利用。當發(fā)電量不足，供電緊張時，利用沙石的流動性，使其自上而下傾瀉，擊打帶動裝有葉輪的沙輪機來達到發(fā)電的目的。
[0015]其中，專利名稱:一種提沙儲能電站，發(fā)明人:王克振，申請?zhí)?CN201410155263.X，公開號:CN103925176A，其發(fā)明目的是利用提升和降低流沙的高度實現(xiàn)將間歇性的輸入電能變成穩(wěn)定輸出的方便利用的電能，在高位沙庫的上方修建有橋梁，在高位沙庫的下面修建有隧道，在低位沙庫的上方修建有橋梁，在低位沙庫的下面修建有隧道，在高位沙庫和低位沙庫的底部設有漏沙口，將上方的沙庫和下方的隧道聯(lián)通，在漏沙口處安裝有流沙控制裝置，在高位沙庫和低位沙庫之間修建有運沙通道，沿橋梁、運沙通道和隧道的方向修建有軌道，在軌道上安裝有地面纜車提沙裝置，在軌道上安裝有地面纜車發(fā)電裝置。
[0016]該技術側(cè)重于獨立提沙儲能電站的建設，沒有將該技術作為風光儲聯(lián)合發(fā)電站的一部分考慮，作為獨立發(fā)電站，注重的是設備的容量是否能夠滿足負載需要以及電站的發(fā)電效率，而提沙儲能現(xiàn)在來說只是一個概念，其發(fā)電效率受天氣、沙質(zhì)等很多方面影響，作為獨立電站其出力的穩(wěn)定性不能保證，作為一個獨立電站，其裝機容量非常大，考慮到沙漠環(huán)境中的基礎建設問題，實現(xiàn)難度非常大。
[0017]其中，專利名稱:沙石蓄能發(fā)電裝置，發(fā)明人:胥璐；胥維坤；張延雷，申請?zhí)?CN201120475766.7，公開號:CN202381270U，該實用新型涉及一種沙石蓄能發(fā)電裝置。其技術方案是:主要由機架、轉(zhuǎn)輪發(fā)電裝置、沙石傳輸裝置、蓄沙裝置組成，所述的轉(zhuǎn)輪發(fā)電裝置為砂輪機，安裝在機架中部；所述的沙石傳輸裝置為傳輸輪，安裝在機架的一側(cè)，傳輸輪上設有一圈鏟砂輪，鏟砂輪的輪緣處安置橢圓形半開口的鏟子；所述的蓄沙裝置由高庫、低庫和補砂輪組成，高庫設置在機架的頂部，低庫設置在機架的底部。有益效果是:在風力較強，發(fā)電量超出實際需要量時，將多余的電能用以驅(qū)動傳輸輪轉(zhuǎn)動，抬升沙石，完成能量的即時儲備，并實現(xiàn)沙石的循環(huán)利用。當發(fā)電量不足，供電緊張時，利用沙石的流動性，使其自上而下傾瀉，擊打帶動裝有葉輪的沙輪機來達到發(fā)電的目的。但是，在沙漠地區(qū)太陽能資源充足，一般不會單獨使用風力發(fā)電設備，而是使用風光互補發(fā)電裝置進行發(fā)電，而該技術沒有考慮到光伏發(fā)電技術方面。
[0018]此外，現(xiàn)有技術還有一種使用蓄電池儲能的風光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，該技術現(xiàn)已廣泛應用，是一種較為實用的風光儲聯(lián)合發(fā)電解決方案，其典型結(jié)構如圖1所示。風能和太陽能共同作用來滿足負載用電需求，當能源供給充足滿足負荷用電需求時，多余能量給儲能裝置供電，當風能和太陽能不足時，儲能裝置協(xié)助混合系統(tǒng)給負載供電。但是，蓄電池能量密度低、儲能時間短、對環(huán)境有污染、壽命較短且需要專門回收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明是為了解決上述不足，提供了一種用于沙漠環(huán)境中的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。
[0020]本發(fā)明的上述目的通過以下的技術方案來實現(xiàn):一種用于沙漠環(huán)境中的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:包括風力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄沙儲能電站、場級監(jiān)控站和負載；[0021 ] 所述風力發(fā)電系統(tǒng)包括風電機組，風電機組連接風電機組監(jiān)控裝置和負載，風電機組監(jiān)控裝置連接場級監(jiān)控站；
[0022]所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括光伏組件，光伏組件連接逆變器，逆變器連接光伏監(jiān)控裝置和負載；光伏監(jiān)控裝置連接場級監(jiān)控站；
[0023]所述蓄沙儲能系統(tǒng)包括蓄沙儲能電站和儲能監(jiān)測單元，場級監(jiān)控站連接儲能監(jiān)測單元，再連接蓄沙儲能電站，蓄沙儲能電站連接負載；
[0024]所述蓄沙儲能電站包括高位儲沙倉、補沙倉、低位儲沙倉和運沙軌道，所述高位儲沙倉、補沙倉、低位儲沙倉底部均設有泄沙閥；高位儲沙倉的泄沙閥下方設有沙輪發(fā)電機；所述沙輪發(fā)電機和補沙倉下方設有傳送帶一，傳送帶一的一端的下方設有低位儲沙倉，低位儲沙倉下方設有傳送帶二，傳送帶二一端位于低位儲沙倉下方，另一端與運沙軌道下端連接，運沙軌道上端位于高位儲沙倉上方；運沙軌道上設有運沙車，運沙車連接運沙電動機。