一种集成压缩空气储能的海上风机重力式基础结构的制作方法

本技术涉及海上风力发电及储能领域，尤其涉及一种集成压缩空气储能的海上风机重力式基础结构。

背景技术：

1、我国正逐步建立新能源为基础的新型电力系统，海上风力发电是可再生能源发电技术的重要组成部分，近年来在国内发展迅猛。由于风能资源的随机性，相比于传统能源，海上风力发电存在间歇性、波动性等问题，具有一定的不稳定性。储能系统，通过对能量的储存、释放，实现储能系统与电网之间的能量双向传递与转换，可实现对海上风力发电的削峰填谷，稳定海上风力发电的输出水平，实现电力调峰、能源优化，提高海上风力发电的电力品质及稳定性。因此，探索海上风电与储能的融合发展对解决海上风电弃风和出力不稳定问题具有重要意义。压缩空气储能具有储能容量大、成本低、寿命长、安全环保等优点，是目前最具发展潜力的大规模储能技术之一。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种集成压缩空气储能的海上风机重力式基础结构，实现对海上风力发电的电力调峰，提高电力品质及稳定性。

2、为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、一种集成压缩空气储能的海上风机重力式基础结构，主要包括海上风电机组、重力式基础、储能系统等结构。所述海上风电机组为将海上风能转化为电能的重要设备，主要由叶片、机舱、轮毂、风机塔筒及必要的内部组件如偏航、变桨系统组成，风电机组将风能转化为电能，一部分电能通过升压后输送至电网，另一部分电能变压后驱动储能系统的空气压缩机。所述重力式基础依靠自身重力坐于海床面，用于支撑海上风电机组结构，保证其在海洋风浪环境中的稳定性，结构简单、造价低、可靠性好。所述储能系统用于实现空气的压缩储能及能量释放。

4、所述重力式基础包括连接段及基础主体；连接段下部与基础主体固连为一体且基础主体环绕连接段设置，基础主体为钢筋混凝土浇筑结构，包括基础底板、基础侧板、基础顶板，基础底板、基础侧板、基础顶板彼此连接形成封闭的中空腔体，基础主体提供基础配重的同时中空腔体作为储能系统的储气室，连接段上端与海上风电机组固定连接。

5、上述技术方案中，进一步地，所述的基础主体还包括若干基础肋板，基础肋板设置在中空腔体内将中空腔体隔为若干独立空间从而形成若干储气室。

6、进一步地，所述的储气室内布置有空气压力计用于监测对应储气室内部的压缩空气压力及分析储存的空气势能。

7、进一步地，所述储能系统包括空气压缩机、膨胀室、气轮发电机，均设置于连接段顶部平台上，空气压缩机通过进气管连接储气室，储气室通过出气管连接膨胀室，膨胀室与气轮发电机相连。更进一步地，所述的进气管、排气管均为高压气体管道，且数量与储气室数量匹配。

8、进一步地，所述的连接段顶部及海上风电机组底部通过法兰及螺栓相连。

9、本实用新型的有益效果为：

10、1、本实用新型的目的在于针对海上风电行业，提供一种集成压缩空气储能的海上风机重力式基础结构，通过利用储能系统对电能转换、存储和释放平滑海上风力发电的出力，有效避免风功率预测精度不够的问题，提高海上风电发电效率及质量。

11、2、本实用新型充分利用了海上风机重力式基础的空间作为储能系统的储气室，减少了储能的占地面积，同时利用储气室外壁的重量提供基础的配重，有效的提高了工程经济性。通过在每台风机上设置储能系统，使得每台风机可以灵活利用压缩空气储能调节出力。

12、3、本实用新型的基础结构可以充分利用海水冷却作用及时针对压缩空气过程中产生的压缩热散热，提高储能系统的运行效率。整个压缩空气储能系统调节迅速，能够快速响应电网的频率波动，使电网恢复稳定。

13、4、本实用新型的基础结构可以利用海水在储气室外表面产生的水压抵消储气室内部压缩空气的气压，在同样的结构强度下，海底储气室较陆上储气罐能承受更大的气压，提高压缩空气储能的能量密度和工作效率。

技术特征：

1.一种集成压缩空气储能的海上风机重力式基础结构，其特征在于：包括海上风电机组、重力式基础、储能系统；所述重力式基础设于海床面，包括连接段及基础主体；连接段下部与基础主体固连为一体且基础主体环绕连接段设置，基础主体为钢筋混凝土浇筑结构，包括基础底板、基础侧板、基础顶板，基础底板、基础侧板、基础顶板彼此连接形成封闭的中空腔体，基础主体提供基础配重的同时以中空腔体作为储能系统的储气室，连接段上端与海上风电机组固定连接。

2.根据权利要求1所述的集成压缩空气储能的海上风机重力式基础结构，其特征在于：所述的基础主体还包括若干基础肋板，基础肋板设置在中空腔体内将中空腔体隔为若干独立空间从而形成若干储气室。

3.根据权利要求1或2所述的集成压缩空气储能的海上风机重力式基础结构，其特征在于：所述的储气室内布置有空气压力计用于监测对应储气室内部的压缩空气压力及分析储存的空气势能。

4.根据权利要求1所述的集成压缩空气储能的海上风机重力式基础结构，其特征在于：所述储能系统包括空气压缩机、膨胀室、气轮发电机，均设置于连接段顶部平台上，空气压缩机通过进气管连接储气室，储气室通过出气管连接膨胀室，膨胀室与气轮发电机相连。

5.根据权利要求4所述的集成压缩空气储能的海上风机重力式基础结构，其特征在于：所述的进气管、排气管均为高压气体管道，且数量与储气室数量匹配。

6.根据权利要求1所述的集成压缩空气储能的海上风机重力式基础结构，其特征在于：所述的连接段顶部及海上风电机组底部通过法兰及螺栓相连。

技术总结
本技术公开了一种集成压缩空气储能的海上风机重力式基础结构，涉及海上风电发电及储能领域，该结构中海上风机重力式基础内部空间作为储能系统的储气室，同时利用储气室外壁的重量提供基础的配重，利用重力式基础的外平台布置储能系统。发电高峰期由海上风机运行产生的电能为压缩空气储能系统供电，发电低谷时将压缩空气能转化为电能补充海上风电。本技术可以有效的调节海上风机发电出力，改善输出电力的品质，同时，本技术有效利用了海上风电基础结构的空间，利用海水提高了压缩空气过程中的冷却效果，利用海水压力减小储气室内外压差、提高压缩空气能量密度，提高了整体工程的经济性。

技术研发人员：沈侃敏,李瑜,沈钱兰,姜贞强,王滨,王永发,孙启然,王海宇,任修迪
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：20230414
技术公布日：2024/1/15