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1、(10)申请公布号 CN 102384032 A (43)申请公布日 2012.03.21 CN 102384032 A *CN102384032A* (21)申请号 201010272244.7 (22)申请日 2010.09.06 F03D 9/00(2006.01) F03B 13/06(2006.01) (71)申请人 陈谦 地址 100871 北京市海淀区北京大学朗润园 9 公寓 203 号 (72)发明人 陈谦 (54) 发明名称 一种风水联动的风力发电系统 (57) 摘要 本发明在于提供一种风水联动的风力发电系 统， 解决 “1/建立一种缓冲储能的中间系统 ； 2/把 风力发电的。
2、成本降下来” 这两个问题。本发明是 这样实现的 ： 用风力机驱动提水泵通过输水管道 向管汇供水， 用管汇里的水驱动水轮发电机组发 电的一种风水联动的风力发电系统。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 CN 102384050 A1/1 页 2 1. 一种风水联动的风力发电系统， 它是由一台或者多台风力机、 一台或者多台由风力 机驱动的提水泵、 用于连接提水泵和管汇以及连接管汇和蓄水池的两条或者多条密闭的输 水管道、 一台或者多台用于汇集输水管道的密闭的管汇、 一座或者多座高位的蓄水池、 与管 汇连。
3、接的一台或者多台水轮发电机所组成， 其特征在于提水泵通过输水管道和管汇， 与水 轮发电机连接在一起。 2. 如权利要求 1 所述的一种风水联动的风力发电系统， 其特征在于蓄水池通过输水管 道与管汇连接在一起。 权 利 要 求 书 CN 102384032 A CN 102384050 A1/3 页 3 一种风水联动的风力发电系统 技术领域 0001 本发明所涉及的是一种风水联动的风力发电系统， 属于风力发电的技术领域。 背景技术 0002 风能是一种时续时断， 时大时小， 且不可控的劣质能源。 0003 人类社会的能源及环境危机， 使风力发电成为人们追求的一种可再生能源。因为 对能源的需求量巨。
4、大， 无论是在陆上还是海上， 开发大型风电场成为一种不可逆转的趋势， 但是风力发电的不稳定性和不可控性也同时因为风电场的大型化而被极大的放大了。 目前 还没有任何一种技术手段能够随时平衡和吸纳大型风电场所产生的不可控的巨大的电能 的波动。 0004 因此， 可以断言， 对于大型风电场来讲， 在当前的技术条件下所发出的风电或者不 能直接上网供用户使用， 或者被大量的弃用。 要想使风力发电能够正常的使用， 必须在风力 发电体系里建立起一种能够起到缓冲和储能的系统。 0005 风力发电的另一个主要的问题是为了获得这种劣质能源， 人们在每一台风力发电 机上花费了太多的金钱， 使这种劣质能源在人类社会的。
5、能源体系里成为了一种 “质次价高” 的能源。 0006 因此， 对于风力发电领域来讲， 现在迫切需要解决的问题是 ： 1/ 建立一种缓冲和 储能的系统 ； 2/ 把风力发电的成本降下来。 发明内容 0007 本发明在于提供一种风水联动的风力发电系统， 解决 “1/ 建立一种缓冲储能的中 间系统 ； 2/ 把风力发电的成本降下来” 这两个问题。 0008 本发明是这样实现的 ： 0009 用风力机驱动提水泵通过耐压的密闭的输水管道向一个耐压的密闭的管汇供水， 水经过这个管汇直接驱动水轮发电机发电 ； 在管汇上还通过一条耐压的密闭的输水管道与 高位的蓄水池连接 ； 蓄水池的高度就是水轮发电机的水头。
6、高度。 0010 这个发明的技术要点是 ： 0011 1/ 驱动水轮发电机组的水流量是可控的， 由此电源的品质是稳定的和优良的， 发 电量也是可控的 ； 0012 2/ 提水泵的供水通过输水管道和管汇直接驱动水轮发电机， 不再经过 “先向蓄水 池供水， 再由蓄水池里的水驱动水轮发电机” 这样的过程， 从而减少了水在输水管道里的流 程， 由此减少了水在输水管道里的能量消耗 ； 0013 3/ 在风大的时候， 提水泵增加的并且大于水轮发电机的发电用水的提水量， 通过 管汇与蓄水池之间的输水管道向蓄水池输送， 在风小的时候， 由蓄水池里的水通过与管汇 连接的输水管道补充风力机提水的不足， 发电量不再。
7、与风力大小的变化直接相联系了 ； 0014 4/ 蓄水池除了蓄水之外， 还有保持水轮发电机的水头的功能， 因此要求输水管道 说 明 书 CN 102384032 A CN 102384050 A2/3 页 4 和管汇必须能够承受水头的压力。蓄水池的高度就是水轮发电机的水头的高度 ； 0015 5/对风力大小的变化的缓冲的效果主要取决于蓄水池的容积。 蓄水池的容积取决 于风力大小变化的周期。由于蓄水池的容积是可设计的， 因而风力大小的变化也带有一定 的可控性 ； 0016 6/ 对于一个有多台风力机的风电场来讲， 可以由多台风力机的提水泵通过输水管 道共同向同一个管汇供水， 驱动一台水轮发电机来。
8、发电， 而不再是每一台风力机带动各自 的一台发电机来发电。 对于超大型风电场来讲， 视地形的特点和成本的要求， 可以设置多个 管汇和多台水轮发电机 ； 0017 7/ 显然， 在功率相同的条件下， 一台提水泵的成本远低于一台风力发电机的成本 ； 选择一台还是多台水轮发电机可视 “最高性价比” 为原则， 由此带来了单机成本和风电场的 总成本的降低 ； 0018 8/ 可以不用再过度追求风力机的单机功率的大小， 转而追求风力机的最高的性能 / 价格比， 或者说转而追求最低的上网电价。 0019 9/ 风力机的机械效率、 提水泵的机械效率、 输水渠道的黏附阻力、 水轮发电机组的 效率， 以及它们的价。
9、格， 都是可以计算的、 测量的和可匹配的 ； 0020 10/ 就风力发电来讲， 用蓄水调节风能的大小， 远比用超导飞轮、 大规模集成化蓄 电池组， 或者靠智能电网来调节风能要便宜得多， 简单得多。 实际上， 这是一个非常简单、 非 常廉价、 非常高效的， 而且能够提供稳定输出的风力发电系统。 附图说明 0021 1/ 风力机 0022 2/ 提水泵 ； 0023 3/ 输水管道 ； 0024 4/ 蓄水池 ； 0025 5/ 水轮发电机 ； 0026 6/ 水源 ； 0027 7/ 管汇。 具体实施方式 0028 具体实施方式的基本思路是 ： 确定当地的风能资源 - 根据风能资源确定选择 多。
10、大电功率的水轮发电机组-根据风能的大小变化周期确定蓄水池的容积-根据水 轮发电机组的电功率的需求确定设置多少台风力机。 0029 首先需要通过长期的测风获取当地在各个时段里的风能数据。 0030 根据风能的大小变化周期确定蓄水池的容积。在小于选定的风能水平的时间段 里， 需要靠蓄水池的水补充风力机提水对水轮发电机供水的不足。可以根据实测的风能数 据， 确定在整个时段里水轮发电机的可能的缺水情况， 由此确定蓄水池的容积。 计算容积注 意要留有较大的备份系数， 因为风能是不能人为控制的， 而蓄水池的容积是可以设计的。 0031 针对风力机的功能为驱动提水泵， 风力机应该选择阻力型风力机为好。 00。
11、32 针对阻力型风力机力量大、 转速低的特点， 提水泵应该选择活塞型的双作用的提 说 明 书 CN 102384032 A CN 102384050 A3/3 页 5 水泵。 0033 因为水轮发电机所需要的水头的高低与蓄水池的建造成本、 风力机的数量有关， 蓄水池的建造成本又与地形环境有关， 所以通常情况下应该选择较低的水头就可以发电 的， 并且充分的考虑到活塞型提水泵的出水量的水轮发电机。 0034 本风水联动的风力发电系统与通常意义上的抽水储能电站匹配建造， 经济效果更 好。 说 明 书 CN 102384032 A CN 102384050 A1/1 页 6 说 明 书 附 图 CN 102384032 A 。