海上移动式风力发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种海上移动式风力发电系统。
【背景技术】
[0002]我国海洋风力资源丰富，利用其发电是非常绿色环保的能源利用方式，发展前景巨大。然而，现有的绝大部分风力发电机组是以刚性固定的方式安装在地面上的，这一安装方式限制了风力发电技术在海洋中的应用(主要是因为刚性固定的基础施工难度大，施工成本高昂，对于深海几乎不可能)，为此，行业内技术人员研发了各种能够适应于深海的浮式风力发电机组，例如中国专利文献公开的“海上风力发电装置”(公开号:CN201416515，公开日:2010年3月3日)、“海上风力发电机组柔性浮式基础”(公开号:CN102235011，公开日:2011年11月9日)、“锚泊半潜连体底座海上风力发电机组”(公开号:CN102506012，公开日:2012年6月20日)、“浮动式风电机组与海上浮动式风力发电站”(公开号:CN201210108866.5，公开日2013年10月30日)等，这些技术虽能使风力发电机组在深海实现装机发电，但其采用的是漂浮技术，浮体基础自身不具有航行动力机构，无法到达指定海域，需要依靠拖船拖行，当拖行到指定海域时进行锚泊固定。我们知道，海况是非常复杂的，夏季的台风、冬季的浮冰等海况会对漂浮在海上的风力发电机组造成致命威胁，因而漂浮在海上且不具有自身航行能力的海上风力发电机组不能及时、有效的避让恶劣的海况，容易使风力发电机组在恶劣的海况条件下发生严重损坏，导致发电成本大幅增高，可靠、实用性差；况且，为了追求海上风力发电机组大型化，装配在深海浮体基础上的风力发电机组通常都是采用水平轴风力发电机组，水平轴风力发电机组由于重心偏离原因，在浮体基础上很难实现重心平衡，装机难度非常大，装机成功的风力发电机组在作业过程中不断的受到风能的推力，产生较大的翻转力矩，从而使浮体基础的结构强度被破坏，引发严重的风力发电机组整体侧翻事故，造成重大损失，进一步导致发电成本被大幅提高。同时由于现有技术及海上风力发电系统中都通过海底电缆及海岛架空线路将电能输送上岸，并输送至负荷中心。此种输电方式存在投资大、故障率高、可靠性差，输送距离受限(现有技术一般只能在离岸15公里范围进行风力资源开发)等缺点，由此制约了海上风力资源的利用与发展。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种海上移动式风力发电系统的技术方案。
[0004]所述的海上移动式风力发电系统，其特征在于主要由若干个海上风电场锚泊地、移动式发电储能船舶、储能液交换栗站和岸上换流站组成，移动式发电储能船舶航行至海上风电场锚泊地进行锚泊发电储能并将电能储存至移动式发电储能船舶的储能液中，储满能量的移动式发电储能船舶通过自身动力装置航行至海岸边的储能液交换栗站，并将移动式发电储能船舶储满能量的储能液与储能液交换栗站未储能的储能液通过储能液交换栗站进行交换，储能液交换栗站中储满能量的储能液与岸上换流站进行双向交换；岸上换流站将储满能量的储能液通过钒电池逆变发电系统进行发电并通过输配电系统向负荷中心输送电能，同时岸上换流站将已经发电完毕的储能液返回储能液交换栗站，形成储能液循环使用。
[0005]所述的海上移动式风力发电系统，其特征在于所述移动式发电储能船舶上设置有垂直轴风力发电机组，通过垂直轴风力发电机组将风能转换为电能。
[0006]所述的海上移动式风力发电系统，其特征在于所述移动式发电储能船舶上设置有全钒液流电池储能系统，由垂直轴风力发电机组生产的电能通过逆变整流装置储存在全钒液流电池储能系统的储能液中。
[0007]所述的海上移动式风力发电系统，其特征在于所述垂直轴风力发电机组为7台，每台垂直轴风力发电机组为1000kW，7台垂直轴风力发电机组分成三组，即中间组和两侧组；中间组的3台垂直轴风力发电机组由前到后布置在移动式发电储能船舶的中轴线上，两侧组分别为2台垂直轴风力发电机组，两侧组的垂直轴风力发电机组以移动式发电储能船舶的中轴线相对称布置。
[0008]所述的海上移动式风力发电系统，其特征在于所述移动式发电储能船舶上还设置有操作维护室、设备储藏室、储能液储舱和自用绿色发电动力系统，自用绿色发电动力系统由风力发电机组、太阳能发电机组及钒电池系统组成。
[0009]所述的海上移动式风力发电系统，其特征在于所述移动式发电储能船舶替换为浮动发电平台与运输船，运输船航行至海上风电场锚泊地进行锚泊，浮动发电平台发电储能并将电能储存至运输船的储能液中，储满能量的运输船通过自身动力装置航行至海岸边的储能液交换栗站，并将运输船储满能量的储能液与储能液交换栗站未储能的储能液通过储能液交换栗站进行交换，储能液交换栗站中储满能量的储能液与岸上换流站进行双向交换；岸上换流站将储满能量的储能液通过钒电池逆变发电系统进行发电并通过输配电系统向负荷中心输送电能，同时岸上换流站将已经发电完毕的储能液返回储能液交换栗站，形成储能液循环使用。
[0010]所述的海上移动式风力发电系统，其特征在于所述浮动发电平台上设置有垂直轴风力发电机组，通过垂直轴风力发电机组将风能转换为电能。
[0011]所述的海上移动式风力发电系统，其特征在于所述运输船上设置有全钒液流电池储能系统，由垂直轴风力发电机组生产的电能通过逆变整流装置储存在全钒液流电池储能系统的储能液中。
[0012]所述的海上移动式风力发电系统，其特征在于所述垂直轴风力发电机组为7台，每台垂直轴风力发电机组为1000kW，7台垂直轴风力发电机组分成三组，即中间组和两侧组；中间组的3台垂直轴风力发电机组由前到后布置在浮动发电平台的中轴线上，两侧组分别为2台垂直轴风力发电机组，两侧组的垂直轴风力发电机组以浮动发电平台的中轴线相对称布置。
[0013]所述的海上移动式风力发电系统，其特征在于所述运输船上还设置有操作维护室、设备储藏室、储能液储舱和自用绿色发电动力系统，自用绿色发电动力系统由风力发电机组、太阳能发电机组及钒电池系统组成。
[0014]本发明的核心技术创新是利用储能液能够长距离运输而不损失能量的特点，可以把电能不受海上距离的限制输送到岸上进行再利用，同时该储能液能够反复不断使用而不损坏。
[0015]本发明的储能液由以五氧化二钒为基材，并加入盐酸、硫酸配置成的电解液，其能量密度达到15-35kWh/m3。
[0016]本发明移动式发电储能船舶，即具备移动发电功能又具备将所发电能高密度储存的功能，还可通过相应的管道进行储能液的快速置换。
[0017]本发明储能液快速置换时间控制在1-2小时。
[0018]本发明的优点：
1.选用具有自用绿色发电动力系统的船舶作为风力发电机组的安装载体，能够根据需要灵活、方便的到达指定区域，不受海(湖）水深度、距离的限制，能实现绿色环保发电，符合新能源的本色，且对海(湖）上丰富的风力资源进行有效、合理的利用，同时具有航行动力的基础有利于灵活、避让复杂的海况（当遇到台风、浮冰等海况时，能够灵活、方便、及时的返航或归港)，最大限度的保障风力发电设备安全，降低发电成本，可靠性高，实用性强；
2.风力发电设备采用垂直轴风力发电机组，该机组的重心高度低，重心集中，不会存在重心偏离的现象，从而实现并确保风力发电机组在船舶上的重心平衡，装机难度小，装机成功的风力发电机组在作业过程中受到风能的持续推力，也不会产生较大的翻转力矩，能够有效保障作为装机基础的船舶结构强度，避免发生侧翻事故，使用寿命长，进一步降低了发电成本；
3.本发明完全突破了常规海上风电“双十”，即离岸距离小于10公里，风速小余10米/秒的瓶颈限制；
4.本发明的储能系统具有高能量密度，能够通过对储能液转移交换的方式输送电能，并通过船运来实现远距离输送，不再受输电系统对近海甚至远海风力发电资源利用的限制;
5.岸上换流站除新建外，可利用现有海边的变电站、电厂升压站进行改建、扩建可充分利用原有这些变电站的剩余能力，充分利用现有资源，实现节能增效；
6.本发明能量交换方式是通过已储能的储能液与未储能的储能液进行交换来实现，比采用常规蓄电池(铅酸蓄电池、锂电池）更易实现，且成本低廉；
7.本发明的能量交换方式决定了不会产生大量的危险固体废物等副产物(若采用常规蓄电池会产生)，真正实现绿色环保发电；
8.本发明的储能液具有在运输、转移、置换过程中不会损失能量的特点。
【附图说明】
[0019]图1为本发明整体结构示意图；
图2为移动式发电储能船舶的结构示意图；
图3为具体实施流程示意图；
图中：1-海上风电场锚泊地；2-移动式发电储能船舶；201_垂直轴风力发电机组；202-储能液储舱；203_移动式发电储能船舶本体；204_停泊锚；3_浮动发电平台；4_运输船；5_储能液交换栗站；6_岸上换流站；7_负荷中心。
【具体实施方式】
[0020]下面结合说明书附图对本发明作进一步说明:
海上移动式风力发电系统，主要由若干个海上风电场锚泊地1、移动式发电储能船舶
2、储能液交换栗站5和岸上换流站6