本發(fā)明涉及一種超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站，屬于新能源利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著化石能源的緊缺，以及治理“溫室氣體”效應(yīng)，為達到降低環(huán)境污染、綠色環(huán)保的目的，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)得到了快速應(yīng)用?，F(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，都采用“直接”的發(fā)電、并網(wǎng)和輸電技術(shù)：流動空氣的動能作用在風(fēng)力機的葉片上，推動風(fēng)力機旋轉(zhuǎn)，將空氣的動能轉(zhuǎn)變成風(fēng)力機旋轉(zhuǎn)的機械能。風(fēng)力機轉(zhuǎn)軸與雙饋異步發(fā)電機轉(zhuǎn)子或永磁直驅(qū)發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接，風(fēng)力機驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁場在發(fā)電機定子繞組中旋轉(zhuǎn)，在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，定子繞組通過機電或電力半導(dǎo)體并網(wǎng)裝置與電網(wǎng)并網(wǎng)，把風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的電能直接輸送到電網(wǎng)。

采用現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電技術(shù)“產(chǎn)生”的風(fēng)電能，是一種波動性、隨機性風(fēng)電能，直接輸出到電網(wǎng)的電功率難以穩(wěn)定。風(fēng)力發(fā)電機組對有功功率和無功功率控制都不足，在風(fēng)力大幅度變化或電網(wǎng)故障電壓急劇跌落時，風(fēng)力發(fā)電機組會自動“解列”脫網(wǎng)，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓更加跌落，造成電網(wǎng)運行不穩(wěn)定甚至崩潰。為保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行，風(fēng)力發(fā)電機組接入電網(wǎng)的裝機容量一般不超過10％～15％，單臺風(fēng)力發(fā)電機組的供電能力只能按額定功率的16％-18％計算輸出功率，造成建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場資金浪費。

風(fēng)力發(fā)電場一般建設(shè)在遠(yuǎn)離城市的地區(qū)，采用現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電長距離輸送技術(shù)，以750KV超高壓交流輸電方式或正、負(fù)800KV特高壓直流輸電方式，通過長距離輸電，從風(fēng)力發(fā)電場向千里以外的用戶供電。由于風(fēng)力發(fā)電的隨機性導(dǎo)致輸電線路的輸送功率大幅度變化，將引起輸電線路充電功率大幅度變動。因此，在風(fēng)電場升壓變電站必須安裝15％～20％的SVC等動態(tài)無功補償柔性輸電設(shè)備。既增加了風(fēng)力發(fā)電成本，又在發(fā)生自然災(zāi)害或長距離輸電線路發(fā)生故障時，不能向供電用戶輸送電能滿足生活需要。

現(xiàn)有的永磁直驅(qū)發(fā)電機，永久磁體使用稀土材料，必須配置全功率變流器，不僅導(dǎo)致永磁直驅(qū)發(fā)電機體積大、重量重，而且生產(chǎn)成本高，為保護全功率變流器，電網(wǎng)故障時會自動“解列”脫網(wǎng)?，F(xiàn)有的雙饋異步發(fā)電機必須配置增速齒輪箱和部分功率變流器，增速齒輪箱不僅故障高、噪聲大、運行維護工作量大，而且造成雙饋異步發(fā)電機體積大、重量重、生產(chǎn)成本高。3MW的大功率風(fēng)力發(fā)電機組部件單件重量達到300噸以上，既增加超大功率風(fēng)力發(fā)電機組生產(chǎn)、運輸、吊裝、安裝、調(diào)試成本，又增加風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)輔助費用。

由上所述，采用現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電和長距離輸電技術(shù)，生產(chǎn)超大功率風(fēng)力發(fā)電機組受到限制，風(fēng)力發(fā)電場供電質(zhì)量低，建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場投資高，在風(fēng)力較不豐富區(qū)的內(nèi)陸地區(qū)不能利用風(fēng)力發(fā)電；而風(fēng)力發(fā)電機組又不能像火力發(fā)電機組一樣，作為電網(wǎng)骨干機組使用，妨礙了風(fēng)能作為清潔能源的利用，是不實用、不經(jīng)濟的風(fēng)力發(fā)電和輸電技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電和長距離輸電技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是：提供一種在風(fēng)力較不豐富的內(nèi)陸地區(qū)使用的超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站，從波動性、隨機性變化的風(fēng)力中，最大功率地捕捉風(fēng)能轉(zhuǎn)換成“風(fēng)電能”，將風(fēng)電能作為新型機電設(shè)備發(fā)電的“自然能源”，從新型機電設(shè)備輸出穩(wěn)定電能，經(jīng)機電式并網(wǎng)裝置與電網(wǎng)穩(wěn)定連接，經(jīng)分段長距離輸送超大功率風(fēng)電能，降低超大功率風(fēng)力發(fā)電機組的生產(chǎn)成本和建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場的投資，發(fā)生自然災(zāi)害或長距離輸電線路發(fā)生故障時，仍然能向供電用戶輸送一定的電能滿足生活必需。

本發(fā)明的上述目的，是利用下述發(fā)明新型機電設(shè)備，合成輸出超大功率風(fēng)電能實現(xiàn)：

1、由恒功率同步發(fā)電機、恒功率同步勵磁機、恒功率同步電動機組成的“恒功率發(fā)電機”，利用具有飛輪作用的恒功率同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子、恒功率同步勵磁機轉(zhuǎn)子和恒功率同步電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量的功率補償，在外部瞬間變化旋轉(zhuǎn)力矩驅(qū)動下，保持輸出恒定的電功率。

2、由塔架、機艙、風(fēng)力機、偏航裝置、主傳動裝置、恒功率發(fā)電機、電子調(diào)節(jié)器和恒功率蓄電池組，組成的“恒功率風(fēng)力發(fā)電機組”，依靠具有電動飛輪功能的恒功率同步電動機，工作于電動機運行狀態(tài)的電動驅(qū)動和發(fā)電機狀態(tài)的能耗制動，從波動性、隨機性變化的風(fēng)力中最大功率捕捉風(fēng)能，并轉(zhuǎn)換成電能，穩(wěn)定輸出較高質(zhì)量的、小功率正弦波三相交流電能；

3、由恒功率風(fēng)力發(fā)電機組為基礎(chǔ)部件，增加“倍功率發(fā)電機”和電驅(qū)蓄電池站組成倍功率風(fēng)力發(fā)電機組，由恒功率風(fēng)力發(fā)電機組和電驅(qū)蓄電池站向倍功率同步電動機供電，驅(qū)動倍功率同步發(fā)電機發(fā)出1～1.5倍恒功率風(fēng)力發(fā)電機組功率的電功率；

4、由異步電動機組和變功率電動機同軸連接組成“多段式電動機”，由大型同步發(fā)電機，多段式電動機和電動蓄電池站組成“電動發(fā)電機組”，由多臺恒功率風(fēng)力發(fā)電機組向電動發(fā)電機組供電，組成“風(fēng)力電動發(fā)電機組”，多段式電動機驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電，輸出高質(zhì)量、大功率50赫茲正弦波三相交流電能；

5、由感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐、熱氣動力機、管殼式換熱器組成“熱氣發(fā)動機”，由大型同步發(fā)電機、熱氣發(fā)動機和感應(yīng)加熱蓄電池站組成“熱氣發(fā)電機組”，由多臺倍功率風(fēng)力發(fā)電機組向熱氣發(fā)電機組供電組成“風(fēng)力熱氣發(fā)電機組”，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成熱氣能，驅(qū)動熱氣動力機組運轉(zhuǎn)驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電，輸出高質(zhì)量、大功率50赫茲標(biāo)準(zhǔn)正弦波三相交流電能；

6、由熱氣發(fā)動機、大型同步發(fā)電機和變功率電動機，組成“大功率熱氣電動發(fā)電機”，由多臺倍功率風(fēng)力發(fā)電機組向熱氣發(fā)動機供電，多臺風(fēng)力電動發(fā)電機組向變功率電動機供電，組成“超大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組”，熱氣發(fā)動機和變功率電動機共同驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電，合成輸出高質(zhì)量、超大功率50赫茲標(biāo)準(zhǔn)正弦波三相交流電能；

7、沿風(fēng)力發(fā)電場到供電用戶之間，分段建立多個包括降壓配電站、倍功率風(fēng)力發(fā)電機組、超大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組、風(fēng)力電動發(fā)電機組、恒功率風(fēng)力發(fā)電機組和升壓配電站的超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站，各站之間架設(shè)110KV或220KV輸電線路；

8、由外部電網(wǎng)或上一站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站或相鄰超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站，向本站超大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組供應(yīng)輔助三相交流電能，本站倍功率風(fēng)力發(fā)電機組和恒功率風(fēng)力發(fā)電機組向本站超大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組供應(yīng)主要三相交流電能，共同驅(qū)動本站大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電，向下一站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站輸送高質(zhì)量、超大功率的50赫茲標(biāo)準(zhǔn)正弦波三相交流電。

由上所述，采用本發(fā)明的超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電站，利用風(fēng)力發(fā)電和長距離輸送風(fēng)電能的效益包括：

(1)、采用技術(shù)成熟、價格低的發(fā)電機，取消增速齒輪箱、風(fēng)葉變幅裝置、液壓控制站等部件，大幅度降低恒功率發(fā)電機的體積、重量和生產(chǎn)成本，以相同價格生產(chǎn)相同功率的恒功率風(fēng)力發(fā)電機組，恒功率發(fā)電機可以安裝在更高的塔架上，提高風(fēng)力機葉尖比，直接提高風(fēng)力機效率，以相同價格生產(chǎn)相同功率的恒功率風(fēng)力發(fā)電機組，輸出更大功率的風(fēng)電功率；

(2)、由倍功率風(fēng)力發(fā)電機組、熱氣發(fā)動機組、大型同步發(fā)電機、多段式電動機組、風(fēng)力電動發(fā)電機組和恒功率風(fēng)力發(fā)電機組，組成“超大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組”，降低超大功率風(fēng)力發(fā)電機組的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)成本，以及運輸、安裝、調(diào)試費用；

(3)、利用外部電網(wǎng)電能，以110KV或220KV輸電線路分段輸送風(fēng)電能，降低風(fēng)電場建設(shè)對風(fēng)力等級要求，便于在較低風(fēng)速的內(nèi)陸地區(qū)建設(shè)風(fēng)電場，降低利用風(fēng)力發(fā)電的投資；

(4)、超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站與電網(wǎng)穩(wěn)定并網(wǎng)，可以向電網(wǎng)輸送三相交流電能，又能從電網(wǎng)供電低谷期吸收低價電能和風(fēng)電能向感應(yīng)加熱蓄電池站和電動蓄電池站充電儲能，在電網(wǎng)供電高峰期以儲存的電能發(fā)電，降低電網(wǎng)供電自然能源消耗，并降低環(huán)境污染；

(5)、超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站之間的輸電線路發(fā)生故障時，各站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站仍然能利用本站風(fēng)力發(fā)電和儲存電能，以及相鄰的超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站或電網(wǎng)輸送的電能繼續(xù)發(fā)電，繼續(xù)向下一站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站輸送電能，向供電用戶輸送一定的電能滿足生活必需。

因此，以超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站為核心設(shè)備建設(shè)的風(fēng)力發(fā)電廠，可以像以汽輪發(fā)電機組為核心設(shè)備建設(shè)的火力發(fā)電廠一樣，作為電網(wǎng)骨干廠家，以風(fēng)力發(fā)電廠代替火力發(fā)電廠發(fā)電，有利于風(fēng)能的大規(guī)模、大范圍利用，實現(xiàn)節(jié)能減排，降低環(huán)境污染的目的。

附圖說明

以下結(jié)合附圖對采用本發(fā)明的實施例進行具體描述，其中：

圖1-1是恒功率風(fēng)力發(fā)電機組的剖視圖。

圖1-2是倍功率風(fēng)力發(fā)電機組的剖視圖。

圖2是多段式電動機和多段式電動機組，以及恒功率風(fēng)力發(fā)電機組的主視圖。

圖3是使用熱氣氣輪機的熱氣發(fā)動機和熱氣發(fā)動機組，以及采用的倍功率風(fēng)力發(fā)電機組的主視圖。

圖4是使用熱氣氣輪機的大功率熱氣電動發(fā)電機和大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組主視圖。

圖5是使用蒸汽氣輪機的大功率熱氣電動發(fā)電機和大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組主視圖。

圖1-1中1-1是恒功率蓄電池組、1-2是恒功率同步電動機變頻器、1-3是恒功率同步勵磁機變頻器、1-4是電子測速發(fā)電機、1-5是恒功率同步電動機、1-6是恒功率同步勵磁機、1-7恒功率同步發(fā)電機、1-8是主軸、1-9是主軸承、1-10是風(fēng)力機、1-11是塔架、1-12是鋼結(jié)構(gòu)橇裝底座。

圖1-2中1-13是倍功率同步電動機、1-14是倍同步電動機變頻器、1-15是倍功率同步勵磁機、1-16是倍功率同步勵磁機變頻器、1-17是倍功率同步發(fā)電機、1-18是電驅(qū)蓄電池站。

圖2中2-1是第1組電動蓄電池站、2-2是異步電動機組、2-3第2組電動蓄電池站、2-4是副同步電動機組、2-5是電動同步勵磁機組、2-6是主同步電動機組、2-7是電力測速發(fā)電機、2-8是第3組電動蓄電池站。

圖3中3-1是第1臺爐管感應(yīng)加熱電源、3-2是爐管感應(yīng)加熱器、3-3是鍋筒、3-4是過熱感應(yīng)加熱電源、3-5是過熱感應(yīng)加熱器、3-6是第2臺爐管感應(yīng)加熱電源、3-7是第3臺爐管感應(yīng)加熱電源、3-8是第1組感應(yīng)加熱蓄電池站、3-9是管殼式換熱器、3-10是第2組感應(yīng)加熱蓄電池站、3-11是第3組感應(yīng)加熱蓄電池站、3-12是熱氣氣輪機、3-13是軸流式壓氣機、3-14是空氣過濾器、3-15是備用蓄電池站。

圖4中3-12是熱氣氣輪機、3-16是大型同步發(fā)電機、3-17是變功率電動機主軸。

圖5中3-17是變功率電動機主軸、3-18是蒸汽氣輪機、3-19是鍋爐給水泵。

具體實施方式

本發(fā)明所述的超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站，包括降壓配電站、“倍功率風(fēng)力發(fā)電機組”、“熱氣發(fā)動機組”、同步發(fā)電機、“多段式電動機組”、“變功率電動機組”、“風(fēng)力電動發(fā)電機組”、“恒功率風(fēng)力發(fā)電機組”和升壓配電站等機電設(shè)備，下面分別說明。

由于風(fēng)力波動性、隨機性，本發(fā)明使用具有“電動飛輪”功能的“組合式電機”，從變化的風(fēng)力中，最大功率地捕捉風(fēng)能并轉(zhuǎn)換成電能，穩(wěn)定輸出較高質(zhì)量的正弦波三相交流電。

本發(fā)明所述的組合式電機包括同步電機組、同步勵磁機組和同步電動機組，同步電機組包括同步電機和同步電機變頻器，同步電機變頻器安裝在同步電機上；同步勵磁機組包括同步勵磁機和同步勵磁機變頻器，同步勵磁機變頻器安裝在同步勵磁機上；同步電動機組包括同步電動機和同步電動機變頻器，同步電動機變頻器安裝在同步電動機上。同步電機定子、同步勵磁機定子和同步電動機定子，依次同軸安裝在組合式電機鋼質(zhì)底座上，用定子螺栓連為一體。同步電機轉(zhuǎn)軸、同步勵磁機轉(zhuǎn)軸和同步電動機轉(zhuǎn)軸加工成同一根主軸，主軸上分段依次安裝同步電機嵌入勵磁磁鋼的勵磁繞組轉(zhuǎn)子、同步勵磁機發(fā)電繞組轉(zhuǎn)子和同步電動機嵌入啟動磁鋼的勵磁繞組轉(zhuǎn)子。同步勵磁機轉(zhuǎn)子的發(fā)電繞組輸出端，經(jīng)電纜分別與同步電機轉(zhuǎn)子的勵磁繞組輸入端連接供電勵磁；同步勵磁機轉(zhuǎn)子與同步電動機轉(zhuǎn)子之間的主軸上安裝勵磁旋轉(zhuǎn)整流器的圓盤，圓盤上安裝勵磁旋轉(zhuǎn)整流器，同步勵磁機轉(zhuǎn)子的發(fā)電繞組輸出端，經(jīng)電纜分別與勵磁旋轉(zhuǎn)整流器輸入端連接，勵磁旋轉(zhuǎn)整流器輸出端經(jīng)電纜分別與同步電動機轉(zhuǎn)子的勵磁繞組輸入端連接供電勵磁。主軸的一端支承在同步電機定子的前端蓋軸承內(nèi)，主軸的另一端支承在同步電動機定子的后端蓋軸承內(nèi)，在這一端主軸加工帶鍵槽的安裝孔。由外部旋轉(zhuǎn)力矩驅(qū)動組合式電機主軸旋轉(zhuǎn)，組合式電機作為發(fā)電機發(fā)電，從定子繞組輸出電能；外部電源向組合式電機定子繞組供電，組合式電機作為電動機，從主軸輸出旋轉(zhuǎn)力矩。

本實施例中，同步電機變頻器、同步勵磁機變頻器和同步電動機變頻器，異步電動機變頻器都采用通用變頻器，《電氣傳動的脈寬調(diào)制控制技術(shù)》、《電源變換應(yīng)用技術(shù)》等技術(shù)資料，對通用變頻器的電氣結(jié)構(gòu)、工作原理，對同步電機、異步電動機的控制，以及外部控制指令對通用變頻器的控制作了詳細(xì)介紹，本專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)了解，不再贅述。

如圖1-1所示，本發(fā)明所述的“恒功率風(fēng)力發(fā)電機組”，包括“恒功率發(fā)電機”和風(fēng)力發(fā)電塔架等部件兩部分。

本實施例中，采用前述的組合式電機作為“恒功率發(fā)電機”，同步電機始終運行于同步發(fā)電機狀態(tài)，作為陳述區(qū)別，稱為“恒功率同步發(fā)電機”，同步電機變頻器沒有使用；同步勵磁機稱為恒功率同步勵磁機，同步勵磁機變頻器稱為恒功率同步勵磁機變頻器；同步電動機稱為恒功率同步電動機，同步電動機變頻器稱為恒功率同步電動機變頻器；恒功率同步勵磁機變頻器、恒功率同步電動機變頻器和直流接觸器安裝在恒功率發(fā)電機鋼質(zhì)底座上。

恒功率同步發(fā)電機和恒功率同步電動機采用“交流勵磁機旋轉(zhuǎn)整流器勵磁方式”，恒功率同步發(fā)電機三相交流電輸出端，分別經(jīng)電纜與恒功率同步勵磁機變頻器三相交流輸入端連接供電，恒功率同步勵磁機變頻器三相交流輸出端，分別經(jīng)電纜與恒功率同步勵磁機定子繞組三相交流輸入端連接供電，產(chǎn)生恒功率同步勵磁機定子磁場。恒功率同步勵磁機發(fā)電繞組轉(zhuǎn)子在恒功率同步勵磁機定子磁場中旋轉(zhuǎn)，在發(fā)電繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓向恒功率同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組供電勵磁；感應(yīng)電壓同時也向勵磁旋轉(zhuǎn)整流器供電整流，勵磁旋轉(zhuǎn)整流器輸出直流電向恒功率同步電動機轉(zhuǎn)子勵磁繞組供電勵磁。

《風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)》、《汽輪發(fā)電機及電氣設(shè)備》、《電機學(xué)》、《特種電動機調(diào)速控制技術(shù)及應(yīng)用》和《電源變換應(yīng)用技術(shù)》等技術(shù)書籍，對同步發(fā)電機、交流勵磁機旋轉(zhuǎn)整流器勵磁方式的電氣設(shè)備的電氣結(jié)構(gòu)和工作原理，同步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理，以及控制方法作了詳細(xì)介紹，本專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)了解，不再贅述。

恒功率發(fā)電機采用價格低的同步發(fā)電機、同步勵磁機和同步電動機，取消價格高的增速齒輪箱，降低同功率的恒功率發(fā)電機的體積、重量、生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)成本。

如圖1-1所示，本發(fā)明所述的“恒功率風(fēng)力發(fā)電機組”包括塔架、風(fēng)力機、機艙、偏航裝置、主傳動裝置、恒功率蓄電池站、恒功率發(fā)電機、恒功率同步勵磁機變頻器、倍功率同步電動機變頻器和電子調(diào)節(jié)器。塔架上安裝機艙，機艙底座上依次安裝偏航裝置、主軸承、主傳動軸、恒功率發(fā)電機。主軸承支承主傳動軸，主傳動軸前端安裝風(fēng)力機，主傳動軸后端經(jīng)聯(lián)軸器與恒功率發(fā)電機的直驅(qū)同步發(fā)電機的輸入軸同軸連接。在電子調(diào)節(jié)器的電子測速發(fā)電機的傳動軸上加工鍵槽，電子測速發(fā)電機的傳動軸插入恒功率發(fā)電機的倍功率同步電動機主軸帶鍵槽的安裝孔同軸連接，通過鍵連接傳遞扭矩，電子測速發(fā)電機定子用螺釘固定在恒功率發(fā)電機的倍功率同步電動機定子的端蓋上。塔架、風(fēng)力機、機艙、偏航裝置、主傳動裝置的機械結(jié)構(gòu)和工作原理，《風(fēng)力發(fā)電機組原理與應(yīng)用》等技術(shù)書籍，作了詳細(xì)介紹，本專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)了解，不再贅述，僅對具體改裝要點作說明。

在塔架內(nèi)原有樓梯空隙處焊接安裝恒功率蓄電池組的安裝支架，根據(jù)倍功率同步電動機工作電壓和功率，確定恒功率蓄電池組使用的蓄電池數(shù)量。單個蓄電池依次串聯(lián)連接，串聯(lián)電壓滿足倍功率同步電動機工作電壓，串聯(lián)后的蓄電池組再并聯(lián)連接，滿足倍功率同步電動機工作的儲能容量。

焊接組裝的鋼結(jié)構(gòu)撬裝底座是恒功率風(fēng)力發(fā)電機組的安裝基體，塔架用螺栓固定安裝在鋼制撬裝底座上。

本實施例中，電子調(diào)節(jié)器包括電子測速發(fā)電機、可變電阻和直流接觸器，直流接觸器具有六組常開觸點、四組常閉觸點。電子測速發(fā)電機輸出連接半導(dǎo)體橋式整流器整流，整流器正極連接可變電阻的一端、可變電阻的另一端連接直流接觸器的電磁線圈的一端，電磁線圈的另一端連接半導(dǎo)體橋式整流器的負(fù)極。調(diào)節(jié)可變電阻使電子測速發(fā)電機輸出的電壓，達到直流接觸器的額定工作電壓，直流接觸器動作，常開觸點閉合、常閉觸點斷開；電子測速發(fā)電機輸出電壓低于直流接觸器額定工作電壓，直流接觸器復(fù)位，常開觸點斷開、常閉觸點閉合，可間接調(diào)整恒功率發(fā)電機組輸出功率。

本實施例中，恒功率同步電動機將運行在“發(fā)電機狀態(tài)”和“電動機狀態(tài)”，恒功率同步電動機變頻器由電子調(diào)節(jié)器控制，作為“整流器”或“變頻器”使用。因此，將恒功率同步電動機變頻器的三相整流電路的輸出直流正極與逆變電路的輸入直流正極連接斷開。恒功率同步電動機變頻器的三相整流電路的直流正極經(jīng)電子調(diào)速器的直流接觸器的一組常開觸點，經(jīng)電纜與恒功率蓄電池組的直流正極連接，恒功率同步電動機變頻器的三相整流電路的直流負(fù)極經(jīng)電纜與恒功率蓄電池組的直流負(fù)極連接。恒功率同步電動機變頻器的逆變電路直流正極經(jīng)直流接觸器的一組常閉觸點與恒功率蓄電池組的直流正極連接。恒功率同步電動機變頻器的三相交流輸出端分別與恒功率同步電動機定子繞組的三相交流輸入端連接，恒功率同步電動機定子繞組的三相交流輸入端分別經(jīng)直流接觸器的另一組常開觸點，與恒功率同步電動機變頻器的三相交流輸入端連接，恒功率同步電動機變頻器的逆變電路直流負(fù)極與恒功率蓄電池組的直流負(fù)極連接。恒功率同步勵磁機變頻器的三相整流電路的直流正極，經(jīng)電纜與恒功率蓄電池組的直流正極連接，恒功率同步勵磁機變頻器的三相整流電路的直流負(fù)極，經(jīng)電纜與恒功率蓄電池組的直流負(fù)極連接。

風(fēng)力達到切入風(fēng)速時，恒功率風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)力機緩慢自啟動，恒功率同步電動機變頻器的逆變電路從恒功率蓄電池組得電逆變向恒功率同步電動機定子繞組供電，驅(qū)動與恒功率同步電動機同軸連接的恒功率同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子和風(fēng)力機緩慢達到恒功率轉(zhuǎn)速，恒功率風(fēng)力發(fā)電機組從波動性、隨機性變化的風(fēng)力中最大功率捕捉風(fēng)能，并轉(zhuǎn)換成三相交流電，對外穩(wěn)定輸出波動量較小的正弦波三相交流電，作為恒功率風(fēng)力發(fā)電機組的三相交流輸出端。

從恒功率同步發(fā)電機輸出的三相交流電采集電壓信號，經(jīng)整流后作為反饋信號經(jīng)電纜連接至恒功率同步勵磁機變頻器的模擬輸入端口，控制恒功率同步勵磁機變頻器輸出的三相交變電壓的頻率和幅值，改變恒功率同步勵磁機定子磁場強度，改變恒功率同步發(fā)電機勵磁繞組轉(zhuǎn)子和恒功率同步電動機勵磁繞組轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場強度，分別控制恒功率同步發(fā)電機輸出端電壓和恒功率同步電動機旋轉(zhuǎn)力矩。

風(fēng)力突然增大時，風(fēng)力機輸出功率增加，恒功率同步發(fā)電機轉(zhuǎn)速增高，輸出功率增加，同軸連接的電子測速發(fā)電機輸出電壓達到直流接觸器額定工作電壓，直流接觸器得電動作常閉觸點斷開，恒功率同步電動機變頻器的逆變電路與恒功率蓄電池站斷開失電，恒功率同步電動機運行于發(fā)電機狀態(tài)；直流接觸器得電動作常開觸點閉合，恒功率同步電動機定子繞組輸出的三相交流電，經(jīng)直流接觸器閉合的常開觸點，輸入恒功率同步電動機變頻器，經(jīng)恒功率同步電動機變頻器的三相整流器整流，向恒功率蓄電池組充電，以“能耗制動”方式抵消恒功率同步發(fā)電機驅(qū)動功率，控制恒功率風(fēng)力發(fā)電機組輸出恒定電功率。

風(fēng)力突然降低時，風(fēng)力機輸出功率降低，恒功率同步發(fā)電機轉(zhuǎn)速降低，輸出功率降低，同軸連接的電子測速發(fā)電機輸出電壓低于直流接觸器額定工作電壓，直流接觸器失電復(fù)位常閉觸點閉合，恒功率同步電動機變頻器的逆變電路從恒功率蓄電池站得電逆變，恒功率同步電動機運行于電動機狀態(tài)。恒功率同步電動機變頻器輸出三相交流電壓，向恒功率同步電動機定子繞組供電，驅(qū)動恒功率同步電動機旋轉(zhuǎn)，恒功率同步電動機以“電動驅(qū)動”方式增加恒功率同步發(fā)電機驅(qū)動功率，控制恒功率風(fēng)力發(fā)電機組輸出恒定電功率。

恒功率風(fēng)力發(fā)電機組取消風(fēng)葉變幅裝置、液壓控制站等部件，降低恒功率風(fēng)力發(fā)電機組的體積、重量、生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)成本，相同生產(chǎn)成本生產(chǎn)的恒功率風(fēng)力發(fā)電機組，既提高風(fēng)力機風(fēng)葉的葉尖比，又可安裝在更高的塔架上，直接提高恒功率風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電效率。

如圖1-2所示，本發(fā)明所述的“倍功率風(fēng)力發(fā)電機組”，以恒功率風(fēng)力發(fā)電機組為基礎(chǔ)部件，在塔架底座上增加安裝一臺前述的“組合式電機”和電驅(qū)蓄電池站組成。

本實施例中，增加安裝的組合式電機作為“倍功率發(fā)電機”使用，組合式電機的同步電機始終運行于同步發(fā)電機狀態(tài)，作為陳述區(qū)別，稱為倍功率同步發(fā)電機，同步電機變頻器沒有使用；同步勵磁機稱為倍功率同步勵磁機，同步勵磁機變頻器稱為倍功率同步勵磁機變頻器；同步電動機稱為倍功率同步電動機，同步電動機變頻器稱為倍功率同步電動機變頻器。電驅(qū)測速發(fā)電機的傳動軸上加工鍵槽，電驅(qū)測速發(fā)電機的傳動軸插入倍功率同步電動機主軸帶鍵槽的安裝孔同軸連接，通過鍵連接傳遞扭矩，電驅(qū)測速發(fā)電機定子用螺釘固定在倍功率同步電動機定子的端蓋上。

倍功率同步發(fā)電機和倍功率同步電動機采用“交流勵磁機旋轉(zhuǎn)整流器勵磁方式”，倍功率同步發(fā)電機的三相交流輸出端，分別經(jīng)電纜與倍功率同步勵磁機變頻器三相交流輸入端連接供電，倍功率同步勵磁機變頻器三相交流輸出端，分別經(jīng)電纜與倍功率同步勵磁機的定子繞組的三相交流輸入端連接供電勵磁，產(chǎn)生倍功率同步勵磁機定子磁場。倍功率同步勵磁機發(fā)電繞組轉(zhuǎn)子在倍功率同步勵磁機定子磁場中旋轉(zhuǎn)，在發(fā)電繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓向倍功率同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組供電勵磁；感應(yīng)電壓同時也向勵磁旋轉(zhuǎn)整流器供電整流，勵磁旋轉(zhuǎn)整流器輸出直流電向倍功率同步電動機轉(zhuǎn)子勵磁繞組供電勵磁。

本實施例中，倍功率同步電動機將始終運行在“電動機狀態(tài)”，恒功率風(fēng)力發(fā)電機組的三相交流輸出端，分別經(jīng)電纜與倍功率同步電動機變頻器三相交流輸入端連接供電，倍功率同步電動機變頻器三相交流輸出端，分別經(jīng)電纜與倍功率同步電動機定子繞組的三相交流輸入端連接供電，倍功率同步電動機驅(qū)動倍功率同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從倍功率同步發(fā)電機的定子繞組輸出三相交流電，作為倍功率風(fēng)力發(fā)電機組的三相交流輸出端。

從倍功率同步發(fā)電機輸出的三相交流電采集電壓信號，經(jīng)整流后作為反饋信號輸至倍功率同步勵磁機變頻器的一個模擬輸入端口，控制倍功率同步勵磁機變頻器輸出的三相交變電壓的頻率和幅值，改變倍功率同步勵磁機定子磁場強度：改變恒功率同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組和倍功率同步電動機轉(zhuǎn)子勵磁繞組產(chǎn)生的磁場強度，控制倍功率同步發(fā)電機輸出端電壓。

從電驅(qū)測速發(fā)電機采集的電壓信號，經(jīng)整流后作為電壓反饋信號經(jīng)電纜與倍功率同步電動機變頻器的另一個模擬輸入端口連接，控制指令電壓信號經(jīng)電纜與倍功率同步電動機變頻器的另外一個模擬輸入端口連接，兩電壓信號控制倍功率同步電動機變頻器輸出的三相交變電壓的頻率和幅值，改變倍功率同步電動機產(chǎn)生的定子磁場強度，改變倍功率同步電動機輸出功率，控制倍功率同步發(fā)電機輸出功率。

倍功率同步勵磁機變頻器和倍功率同步電動機變頻器采用通用變頻器改裝：在倍功率同步勵磁機和倍功率同步電動機的變頻器上分別增加直流正極和直流負(fù)極接線端子，倍功率同步勵磁機變頻器的三相整流器的直流正極和直流負(fù)極，分別經(jīng)電纜與增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子連接，倍功率同步電動機變頻器的三相整流器的直流正極和直流負(fù)極，分別經(jīng)電纜與增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子連接。

根據(jù)倍功率同步電動機工作電壓和功率，確定電驅(qū)蓄電池組使用的蓄電池數(shù)量。單個蓄電池依次串聯(lián)連接，串聯(lián)電壓滿足倍功率同步電動機工作電壓，串聯(lián)后的蓄電池組再并聯(lián)連接，滿足倍功率同步電動機工作的儲能容量。蓄電池裝入焊接組裝的鋼結(jié)構(gòu)撬裝底座內(nèi)，組成電驅(qū)蓄電池站。

電驅(qū)蓄電池站的直流正極和直流負(fù)極，分別經(jīng)電纜與倍功率同步勵磁機變頻器增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子連接供電，電驅(qū)蓄電池站的直流正極和直流負(fù)極，分別經(jīng)電纜與倍功率同步電動機變頻器增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子連接供電。

一倍功率風(fēng)力發(fā)電機組由恒功率風(fēng)力發(fā)電機組和電驅(qū)蓄電池站同時向倍功率同步電動機變頻器供電，共同驅(qū)動倍功率同步電動機和倍功率同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從倍功率同步發(fā)電機定子繞組輸出高質(zhì)量、50Hz標(biāo)準(zhǔn)正弦波三相交流電，輸出1～1.5倍恒功率風(fēng)力發(fā)電機組功率的三相交流電功率，作為倍功率風(fēng)力發(fā)電機組的三相交流輸出端。

本發(fā)明所述的“多段式電動機”，包括異步電動機組和由副同步電動機組、電動同步勵磁機組和主同步電動機組組成的的“變功率電動機”。異步電動機組、副同步電動機組、電動勵磁機組和主同步電動機組依次同軸安裝在多段式電動機鋼結(jié)構(gòu)底座上，異步電動機的一端輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與副同步電動機的一端輸出軸同軸連接，副同步電動機的另一端輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與電動勵磁機的一端輸入軸同軸連接，電動勵磁機的另一端輸入軸經(jīng)聯(lián)軸器與主同步電動機的一端輸出軸同軸連接，主同步電動機的另一端輸出軸加工帶鍵槽的內(nèi)孔。

如圖2所示，本實施例中，采用異步電動機組和一臺前述的組合式電機作為“變功率電動機”，組成多段式電動機。組合式電機的同步電機始終運行于同步電動機狀態(tài)，作為陳述區(qū)別，稱為副同步電動機，同步電機變頻器稱為副同步電動機變頻器；組合式電機的同步勵磁機稱為電動同步勵磁機，同步勵磁機變頻器稱為電動同步勵磁機變頻器；組合式電機的同步電動機稱為主同步電動機，同步電動機變頻器稱為主同步電動機變頻器。

本實施例中，多段式電動機包括由異步電動機和異步電動機變頻器組成的異步電動機組和變功率電動機，異步電動機采用鼠籠式轉(zhuǎn)子，異步電動機變頻器安裝在異步電動機上，異步電動機組和變功率電動機同軸安裝在多段式電動機鋼結(jié)構(gòu)底座上，異步電動機的一端輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與變功率電動機的副同步電動機的另一端輸出軸同軸連接。

副同步電動機和主同步電動機采用“交流機勵磁旋轉(zhuǎn)整流器勵磁方式”，外部三相交流電源輸出端經(jīng)電纜與電動同步勵磁機變頻器的三相交流輸入端連接，電動同步勵磁機變頻器三相交流輸出端，分別經(jīng)經(jīng)電纜與電動同步勵磁機定子繞組三相交流輸入端連接供電，產(chǎn)生電動同步勵磁機定子磁場，電動同步勵磁機發(fā)電繞組轉(zhuǎn)子在電動同步勵磁機定子磁場中旋轉(zhuǎn)，在發(fā)電繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓向副同步電動機轉(zhuǎn)子的勵磁繞組供電勵磁，感應(yīng)電壓電向勵磁旋轉(zhuǎn)整流器供電整流，勵磁旋轉(zhuǎn)整流器輸出直流電向主同步電動機轉(zhuǎn)子的勵磁繞組供電勵磁。

外部三相交流電源輸出端分別經(jīng)電纜與多段式電動機的異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器的三相交流輸入端連接供電，異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器的三相交流輸出端，分別經(jīng)電纜與異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的定子繞組三相交流輸入端連接供電，多段式電動機運轉(zhuǎn)將外部三相交流電源分別輸入的電功率，轉(zhuǎn)換合成輸出穩(wěn)定的機械功率。

本發(fā)明所述的“電動發(fā)電機”，包括大型同步發(fā)電機、多段式電動機和電力測速發(fā)電機，大型同步發(fā)電機和多段式電動機同軸安裝在鋼結(jié)構(gòu)底座上，大型同步發(fā)電機的一端輸入軸經(jīng)聯(lián)軸器與多段式電動機的異步電動機的另一端輸出軸同軸連接。電力測速發(fā)電機傳動軸加工鍵槽，電力測速發(fā)電機傳動軸插入主同步電動機定子后端蓋端主軸加工的鍵槽孔內(nèi)，通過鍵連接傳遞扭矩，電力測速發(fā)電機定子用螺釘固定在主同步電動機定子的后端蓋上。

本實施例中，大型同步發(fā)電機包括同步發(fā)電機和勵磁裝置，需要輸出超大功率風(fēng)電功率，選用火力發(fā)電廠使用的汽輪發(fā)電機組的同步發(fā)電機和勵磁裝置?！镀啺l(fā)電機及電氣設(shè)備》等技術(shù)書籍，對火力發(fā)電廠用同步發(fā)電機和勵磁調(diào)節(jié)裝置的電氣結(jié)構(gòu)和工作原理，勵磁方法作了詳細(xì)介紹，本專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)了解，不再贅述。以下陳述中，大型同步發(fā)電機都選用火力發(fā)電廠使用的汽輪發(fā)電機組的同步發(fā)電機和勵磁裝置，不再重復(fù)說明。

外部三相交流電源的輸出端分別經(jīng)電纜與多段式電動機的異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器的三相交流輸入端連接供電，多段式電動機運轉(zhuǎn)輸出動力，驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

本發(fā)明所述的“風(fēng)力電動發(fā)電機”，包括恒功率風(fēng)力發(fā)電機組和電動發(fā)電機，恒功率風(fēng)力發(fā)電機組向多段式電動機供電組成“風(fēng)力多段式電動機”。

本實施例中，由3臺恒功率風(fēng)力發(fā)電機組向1臺“電動發(fā)電機”供電，3臺恒功率風(fēng)力發(fā)電機組的三相交流電輸出端，分別經(jīng)電纜與多段式電動機的異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器的三相交流輸入端連接供電。

如圖2所示，本發(fā)明所述的“多段式電動機組”，包括多段式電動機和電動蓄電池站，多段式電動機安裝在電動蓄電池站鋼結(jié)構(gòu)撬裝底座上。

電動蓄電池站由焊接組裝的鋼結(jié)構(gòu)橇裝底座和蓄電池組成，根據(jù)主同步電動機的工作電壓和功率，確定蓄電池使用數(shù)量。單個蓄電池依次串聯(lián)連接，串聯(lián)電壓滿足主同步電動機工作電壓，串聯(lián)后的蓄電池組再并聯(lián)連接，滿足向主同步電動機臨時供電的儲能容量。

多段式電動機的異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器采用通用變頻器改裝：異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器分別增加直流正極和直流負(fù)極接線端子，異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器的三相整流器的直流正極和直流負(fù)極，分別經(jīng)電纜與分別增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子連接。

本實施例中，由1臺多段式電動機和3組電動蓄電池站組成1臺多段式電動機組。一臺三相交流電源的輸出端，分別經(jīng)電纜與異步電動機變頻器的三相交流輸入端連接，異步電動機變頻器增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子，分別經(jīng)電纜與第1組電動蓄電池站的直流正極和直流負(fù)極連接；另一臺三相交流電源的輸出端，分別經(jīng)電纜與副同步電動機變頻器的三相交流輸入端連接，副同步電動機變頻器增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子，分別經(jīng)電纜與第2組電動蓄電池站的直流正極和直流負(fù)極連接；另外一臺三相交流電源的輸出端，分別經(jīng)電纜與電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器的三相交流輸入端連接，電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子，分別經(jīng)電纜與第3組電動蓄電池站的直流正極和直流負(fù)極連接。使得異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器作為“整流器”，由外部三相交流電源供電，向連接的電動蓄電池站充電儲存電能；作為“逆變器”，由連接的電動蓄電池站供應(yīng)電能逆變，輸出三相交流電分別驅(qū)動異步電動機、副同步電動機和主同步電動機，以及在電動同步勵磁機中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動同步勵磁機定子磁場。

本發(fā)明所述的“電動發(fā)電機組”，包括電動發(fā)電機和電動蓄電池站。

本實施例中，由1臺電動發(fā)電機組和3組電動蓄電池站組成1臺“電動發(fā)電機組”。外部三相交流電源輸出端分別經(jīng)電纜與多段式電動機的異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器的三相交流輸入端連接，異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器分別增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子，分別經(jīng)電纜與3組電動蓄電池站的直流正極和直流負(fù)極連接如前述“多段式電動機組”所述，多段式電動機由外部三相交流電源和電動蓄電池站供電運轉(zhuǎn)輸出動力，驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

本發(fā)明所述的“風(fēng)力電動發(fā)電機組”，包括恒功率風(fēng)力發(fā)電機組和“電動發(fā)電機組”，其中，恒功率風(fēng)力發(fā)電機組向多段式電動機組供電，組成風(fēng)力多段式電動機組。

本實施例中，由3臺恒功率風(fēng)力發(fā)電機組向1臺電動發(fā)電機組供電，3臺恒功率風(fēng)力發(fā)電機組的三相交流電輸出端，分別經(jīng)電纜與多段式電動機的異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機與主同步電動機的變頻器的三相交流輸入端連接供電。

多段式電動機由恒功率風(fēng)力發(fā)電機組和電動蓄電池站供電運轉(zhuǎn)輸出動力，驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。從同軸連接的電力測速發(fā)電機采集的電壓信號，經(jīng)整流后電壓作為反饋信號經(jīng)電纜分別與多段式電動機的異步電動機、副同步電動機和主同步電動機的變頻器的一個模擬輸入端口連接，控制指令電壓信號經(jīng)電纜分別與多段式電動機的異步電動機、副同步電動機和主同步電動機的變頻器的另一個模擬輸入端口連接，兩電壓信號分別控制多段式電動機的異步電動機、副同步電動機和主同步電動機機的變頻器輸出的三相交變電壓的頻率和幅值，改變多段式電動機的異步電動機、副同步電動機和主同步電動機的輸出功率?？刂拼笮屯桨l(fā)電機穩(wěn)定輸出高質(zhì)量、大功率50Hz標(biāo)準(zhǔn)正弦波三相交流電，經(jīng)機電式并網(wǎng)裝置與電網(wǎng)穩(wěn)定連接，向電網(wǎng)輸送高質(zhì)量的三相電能；在電網(wǎng)供電低谷期，吸收電網(wǎng)的低價三相交流電能和風(fēng)力發(fā)電三相交流電能向電動蓄電池站充電儲能，在電網(wǎng)供電高峰期以儲存的電能發(fā)電，降低電網(wǎng)供電消耗的自然能源，并降低環(huán)境污染。

在風(fēng)電場風(fēng)功率降低時，風(fēng)力電動發(fā)電機組從電動蓄電池站獲得補充電能，向多段式電動機的異步電動機、副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器供電逆變增加輸出功率，增加大型同步發(fā)電機驅(qū)動功率，保持風(fēng)力電動發(fā)電機組輸出額定電功率；在風(fēng)電場風(fēng)功率增高時，恒功率風(fēng)力發(fā)電機組向電動蓄電池組充電消耗部分電能，降低大型同步發(fā)電機驅(qū)動功率，保持風(fēng)力電動發(fā)電機組輸出額定電功率。

輸電線路發(fā)生故障或用戶大型電氣設(shè)備發(fā)生故障時，大型同步發(fā)電機輸出端電壓降低，除大型同步發(fā)電機勵磁裝置快速勵磁外，由大型同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子，多段式電動機的異步電動機轉(zhuǎn)子、副同步電動機轉(zhuǎn)子、電動同步勵磁機轉(zhuǎn)子和主同步電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量的功率補償，維持大型同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速緩慢降低、輸出端電壓緩慢降低；由電動蓄電池站向中功率電動同步勵磁機變頻器供電，從同軸連接的電力測速發(fā)電機采集的電壓信號，經(jīng)整流后電壓作為反饋信號經(jīng)電纜與電動同步勵磁機變頻器的一個模擬輸入端口連接，控制多段式電動機的電動同步勵磁機變頻器輸出的三相交變電壓的頻率和幅值，改變電動同步勵磁機產(chǎn)生的定子磁場強度，電動同步勵磁機發(fā)電繞組向多段式電動機的副同步電動機和主同步電動機的轉(zhuǎn)子勵磁繞組快速勵磁，增加多段式電動機的副同步電動機和主同步電動機2～3倍驅(qū)動功率，促進大型同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加，促進風(fēng)力電動發(fā)電機組輸出端電壓快速恢復(fù)，提高風(fēng)力電動發(fā)電機組的抗低電壓穿越能力。

如圖3所示，本發(fā)明所述的新型動力機“熱氣發(fā)動機”，包括感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐、管殼式換熱器和熱氣動力機。

感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的結(jié)構(gòu)和工作原理，與管式加熱爐、電站鍋爐的結(jié)構(gòu)和工作原理基本一樣，如《管式加熱爐》、《發(fā)電廠動力部分》等技術(shù)書籍所述，管式加熱爐、電站鍋爐的結(jié)構(gòu)和工作原理，本專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)了解，不再贅述，僅對感應(yīng)加熱部分作說明。

由圖3可見，感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐包括鋼結(jié)構(gòu)爐體、鋼質(zhì)爐管、鍋筒、爐管感應(yīng)加熱電源、爐管感應(yīng)加熱變壓器、爐管感應(yīng)加熱器、過熱感應(yīng)加熱電源、過熱感應(yīng)加熱變壓器、過熱感應(yīng)加熱器。具體結(jié)構(gòu)是：鋼結(jié)構(gòu)爐體底座上放置感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的爐管進氣匯管，依據(jù)加熱量，爐管進氣匯管上沿橫向和縱向平行安裝多根鋼質(zhì)爐管，每根鋼質(zhì)爐管的一端與爐管進氣匯管連接，另一端與鍋筒連接，每根鋼質(zhì)爐管上分段安裝爐管感應(yīng)加熱器的感應(yīng)加熱線圈，鍋筒的熱氣排氣口連接保溫鋼質(zhì)熱氣管道。每根鋼質(zhì)爐管劃分為多段分段加熱，在鋼質(zhì)爐管外涂裝保溫材料，用導(dǎo)電銅板纏繞在涂裝了保溫材料的鋼質(zhì)爐管上構(gòu)成爐管感應(yīng)加熱線圈，在爐管感應(yīng)加熱線圈兩端制作連接孔，涂裝了保溫材料的鋼質(zhì)爐管和爐管感應(yīng)加熱線圈組成爐管感應(yīng)加熱器。鋼結(jié)構(gòu)爐體上依據(jù)爐管感應(yīng)加熱器的分段數(shù)量分別安裝爐管平臺，爐管平臺上分別安裝爐管感應(yīng)加熱電源和爐管感應(yīng)加熱變壓器。爐管感應(yīng)加熱電源輸出端分別經(jīng)電纜與爐管感應(yīng)加熱變壓器的初級線圈輸入端連接，爐管感應(yīng)加熱變壓器的次級線圈輸出端經(jīng)電纜分別與爐管感應(yīng)加熱器的爐管感應(yīng)加熱線圈輸入端連接。鋼結(jié)構(gòu)爐體的頂部安裝過熱平臺，過熱平臺上安裝過熱感應(yīng)加熱電源、過熱感應(yīng)加熱變壓器，過熱感應(yīng)加熱器與爐管感應(yīng)加熱器具有相同結(jié)構(gòu)，過熱感應(yīng)加熱器的過熱感應(yīng)加熱線圈分段纏繞在保溫鋼質(zhì)熱氣管道上，在過熱感應(yīng)加熱線圈兩端制作連接孔，過熱感應(yīng)加熱電源輸出端分別經(jīng)電纜與過熱感應(yīng)加熱變壓器的初級線圈輸入端連接，過熱感應(yīng)加熱變壓器的次級線圈輸出端經(jīng)電纜分別與過熱感應(yīng)加熱器的過熱感應(yīng)加熱線圈輸入端連接。增加鋼質(zhì)爐管長度、增加鋼質(zhì)爐管分段加熱數(shù)量、增加爐管感應(yīng)加熱電源功率，增加感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的產(chǎn)熱量。

本實施例中，感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的鋼質(zhì)爐管進氣匯管上沿橫向平行安裝4根鋼質(zhì)爐管，沿縱向平行安裝10根鋼質(zhì)爐管，每根鋼質(zhì)爐管分段加熱數(shù)量為6段，爐管感應(yīng)加熱器240個，爐管感應(yīng)加熱變壓器240臺，爐管感應(yīng)加熱電源240臺，爐管感應(yīng)加熱電源分成3組，每兩層爐管平臺上的爐管感應(yīng)加熱電源為一組，每組80臺爐管感應(yīng)加熱電源，80臺爐管感應(yīng)加熱電源的三相交流輸入端并聯(lián)連接。

如《工業(yè)爐耐熱爐襯》技術(shù)書籍所述，涂裝鋼質(zhì)爐管和熱氣管道的保溫材料可采用耐火纖維或輕質(zhì)耐熱混泥土爐襯等材料。

爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源，爐管感應(yīng)加熱變壓器和過熱感應(yīng)加熱變壓器具有相同結(jié)構(gòu)，分別采用通用感應(yīng)加熱電源和感應(yīng)加熱變壓器，其電氣結(jié)構(gòu)和工作原理，以及對感應(yīng)加熱電源功率的控制，《現(xiàn)代感應(yīng)加熱裝置》、《電源變換應(yīng)用技術(shù)》等技術(shù)書籍作了詳細(xì)介紹，本專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)了解，不再贅述。

管殼式換熱器利用對流換熱，《化工設(shè)備》等技術(shù)書籍，對管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)、工作原理和應(yīng)用作了詳細(xì)介紹，本專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)了解，不再贅述。

“熱氣動力機”包括汽輪機或透平機或內(nèi)燃機和軸流式壓氣機，采用高溫高壓工質(zhì)進行熱功轉(zhuǎn)換。汽輪機或透平機或內(nèi)燃機的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與軸流式壓氣機輸入軸同軸連接，由軸流式壓氣機的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器輸出動力。

汽輪機、透平機和內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)和工作原理，《工程熱力學(xué)》、《發(fā)電廠動力設(shè)備》、《汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修》技術(shù)書籍作了詳細(xì)介紹，本專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)了解，不再贅述。

本實施例中，1臺感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐、1臺管殼式換熱器、1臺采用汽輪機的熱氣動力機組成“熱氣發(fā)動機”。感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐、管殼式換熱器和熱氣動力機安裝在鋼結(jié)構(gòu)底座上。

一臺外部三相交流電源的輸出端，分別經(jīng)電纜與第1組并聯(lián)連接的80臺爐管感應(yīng)加熱電源的三相交流輸入端和過熱感應(yīng)加熱電源的三相交流輸入端連接，另一臺外部三相交流電源的輸出端，分別經(jīng)電纜與第2組并聯(lián)連接的80臺爐管感應(yīng)加熱電源的三相交流輸入端連接，另外一臺外部三相交流電源的輸出端，分別經(jīng)電纜與第3組并聯(lián)連接的80臺爐管感應(yīng)加熱電源的三相交流輸入端連接。

外部三相交流電源向3組爐管感應(yīng)加熱電源供電，爐管感應(yīng)加熱電源輸出交變電壓向爐管感應(yīng)加熱變壓器供電，爐管感應(yīng)加熱變壓器輸出交變電壓向連接的爐管感應(yīng)加熱器的爐管感應(yīng)加熱線圈供電。在爐管感應(yīng)加熱器內(nèi)產(chǎn)生交變磁場，交變磁場在鋼質(zhì)爐管壁內(nèi)產(chǎn)生“渦流”劇烈加熱鋼質(zhì)爐管。軸流式壓氣機排出壓縮氣體的管道或經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱排出壓縮氣體的管道，或鍋爐供水泵輸送工業(yè)軟水的管道或經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱輸送工業(yè)軟水的管道，與感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的爐管進氣匯管連接，壓縮氣體或工業(yè)軟水快速流過鋼質(zhì)爐管時被加熱，產(chǎn)生高溫氣體進入鍋筒儲存，從鍋筒熱氣排出口排出高溫高壓的熱氣或蒸汽工質(zhì)。

由外部三相交流電源向過熱感應(yīng)加熱電源供電，同上理由，過熱感應(yīng)加熱器對流過保溫鋼質(zhì)熱氣管道的高溫高壓熱氣或蒸汽再次加熱，產(chǎn)生過熱高溫高壓熱氣或蒸汽工質(zhì)。

高溫高壓熱氣或蒸汽工質(zhì)經(jīng)保溫鋼質(zhì)熱氣管道進入汽輪機或透平機或內(nèi)燃機，驅(qū)動汽輪機或透平機或內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)，由軸流式壓氣機的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器輸出動力。

本實施例中，熱氣動力機采用汽輪機，采用高溫高壓氣體為工質(zhì)，稱為“熱氣氣輪機”以示區(qū)別。軸流式壓氣機的進氣口連接空氣過濾器，軸流式壓氣機的排氣口連接管殼式換熱器的管程進氣口，管殼式換熱器的管程排氣口連接感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的爐管進氣匯管，感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的鍋筒熱氣排氣口連接保溫鋼質(zhì)熱氣管道的一端，保溫鋼質(zhì)熱氣管道的另一端連接至熱氣氣輪機的進氣口，熱氣氣輪機的排氣口經(jīng)管道連接管殼式換熱器的殼程進氣口，管殼式換熱器的殼程排氣口連接排氣管放空。

本發(fā)明所述的“熱氣發(fā)電機”包括熱氣發(fā)動機和大型同步發(fā)電機，熱氣發(fā)動機和大型同步發(fā)電機同軸安裝在鋼結(jié)構(gòu)底座上，熱氣發(fā)動機的軸流式壓氣機的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與大功率同步發(fā)電機的一端輸入軸同軸連接。

由三相交流電源向爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源供電，熱氣發(fā)動機運轉(zhuǎn)輸出動力，驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

本發(fā)明所述的“風(fēng)力熱氣發(fā)電機”包括倍功率風(fēng)力發(fā)電機組和熱氣發(fā)電機，其中，倍功率風(fēng)力發(fā)電機組向熱氣發(fā)動機供電組成“風(fēng)力熱氣發(fā)動機”。

倍功率風(fēng)力發(fā)電機組三相交流輸出端，分別經(jīng)電纜與爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源的三相交流輸入端連接供電，熱氣發(fā)動機運轉(zhuǎn)輸出動力，驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

如圖3所示，本發(fā)明所述的“熱氣發(fā)動機組”包括熱氣發(fā)動機和感應(yīng)加熱蓄電池站。

感應(yīng)加熱蓄電池站和備用蓄電池站，由焊接組裝的鋼結(jié)構(gòu)橇裝底座和蓄電池組成，根據(jù)爐管感應(yīng)加熱電源工作電壓和功率，確定使用蓄電池的數(shù)量。單個蓄電池依次串聯(lián)連接，串聯(lián)電壓滿足爐管感應(yīng)加熱電源工作電壓，串聯(lián)后的蓄電池組再并聯(lián)連接，滿足短時向爐管感應(yīng)加熱電源供電的儲能容量。

對爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源進行改裝：每臺爐管感應(yīng)加熱電源增加直流正極和直流負(fù)極接線端子，每臺爐管感應(yīng)加熱電源的三相整流器的直流正極和直流負(fù)極，經(jīng)電纜分別與增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子連接。過熱感應(yīng)加熱電源增加直流正極和直流負(fù)極接線端子，過熱感應(yīng)加熱電源的三相整流器的直流正極和直流負(fù)極，經(jīng)電纜分別與增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子連接。

本實施例中，采用1臺熱氣發(fā)動機和3組感應(yīng)加熱蓄電池站，組成1臺熱氣發(fā)動機組。

第1組80臺爐管感應(yīng)加熱電源，每臺爐管感應(yīng)加熱電源的三相整流器增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子，分別經(jīng)電纜與第1組感應(yīng)加熱蓄電池站的直流正極和直流負(fù)極連接。

第2組80臺爐管感應(yīng)加熱電源，每臺爐管感應(yīng)加熱電源的三相整流器增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子，分別經(jīng)電纜與第2組感應(yīng)加熱蓄電池站的直流正極和直流負(fù)極連接。

第3組80臺爐管感應(yīng)加熱電源，每臺爐管感應(yīng)加熱電源的三相整流器增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子，分別經(jīng)電纜與第3組感應(yīng)加熱蓄電池站的直流正極和直流負(fù)極連接。

過熱感應(yīng)加熱電源的三相整流器增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子，分別經(jīng)電纜與第3組感應(yīng)加熱蓄電池站的直流正極和直流負(fù)極連接。

由外部三相交流電源和感應(yīng)加熱蓄電池站分別向爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源供電，熱氣發(fā)動機運轉(zhuǎn)輸出動力。

本發(fā)明所述的“熱氣發(fā)電機組”包括熱氣發(fā)動機組和大型同步發(fā)電機，熱氣發(fā)動機和大型同步發(fā)電機的鋼結(jié)構(gòu)底座安裝在感應(yīng)加熱蓄電池站上，熱氣發(fā)動機的軸流式壓氣機的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與大功率同步發(fā)電機的一端輸入軸同軸連接。

外部三相交流電源的輸出端，分別經(jīng)電纜與爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源的三相交流輸入端連接，爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源與感應(yīng)加熱蓄電池站的電氣連接，如前述的“熱氣發(fā)動機組”所述。由外部三相交流電源和感應(yīng)加熱蓄電池站供電，熱氣發(fā)動機運轉(zhuǎn)輸出動力，驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

本發(fā)明所述“風(fēng)力熱氣發(fā)電機組”包括倍功率風(fēng)力發(fā)電機組和“熱氣發(fā)電機組”，其中，倍功率風(fēng)力發(fā)電機組向熱氣發(fā)動機組供電組成“風(fēng)力熱氣發(fā)動機組”，增加倍功率風(fēng)力發(fā)電機組的單機功率，增加風(fēng)力熱氣發(fā)電機組輸出功率。

本實施例中，3臺倍功率風(fēng)力發(fā)電機組的三相交流輸出端，分別經(jīng)電纜與3組分別并聯(lián)連接的80臺爐管感應(yīng)加熱電源的三相交流輸入端和過熱感應(yīng)加熱電源的三相交流輸入端連接。由3臺倍功率風(fēng)力發(fā)電機組和3組感應(yīng)加熱蓄電池站分別向爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源同時供電，熱氣發(fā)動機運轉(zhuǎn)輸出動力，驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。由于熱氣發(fā)動機可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和輸出功率，大型同步發(fā)電機穩(wěn)定輸出高質(zhì)量、大功率50Hz標(biāo)準(zhǔn)正弦波三相交流電，經(jīng)機電式并網(wǎng)裝置與電網(wǎng)穩(wěn)定連接，向電網(wǎng)輸送高質(zhì)量的三相電能，在電網(wǎng)供電低谷期，吸收電網(wǎng)的低價三相交流電能和風(fēng)力發(fā)電三相交流風(fēng)電能向感應(yīng)加熱蓄電池站充電儲能，在電網(wǎng)供電高峰期以儲存的電能發(fā)電，降低電網(wǎng)供電消耗的自然能源，降低環(huán)境污染。

在風(fēng)電場風(fēng)功率降低時，爐管感應(yīng)加熱電源作為“逆變器”，從連接的感應(yīng)加熱蓄電池站獲得電能逆變，增加輸出交變電功率加熱鋼質(zhì)爐管，保持大功率同步發(fā)電機輸出額定電功率；在風(fēng)電場風(fēng)功率增高時，爐管感應(yīng)加熱電源作為“整流器”，向連接的感應(yīng)加熱蓄電池站充電儲存電能，消耗恒功率風(fēng)力發(fā)電機組輸出電能，保持大功率同步發(fā)電機輸出額定電功率。

輸電線路發(fā)生故障或用戶大型電氣設(shè)備發(fā)生故障時，大型同步發(fā)電機轉(zhuǎn)速降低、輸出端電壓降低，由熱氣氣輪機轉(zhuǎn)子和大型同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量的功率補償，維持大型同步發(fā)電機輸出端電壓緩慢降低；由感應(yīng)加熱蓄電池站向爐管感應(yīng)加熱電源供電逆變，爐管感應(yīng)加熱電源短時輸出大功率交變電壓加熱爐管和保溫?zé)釟夤艿?，增加熱氣氣輪機輸出功率，促進大型同步發(fā)電機輸出端電壓快速恢復(fù)，提高風(fēng)力熱氣發(fā)電機組的抗低電壓穿越能力。

如圖4所示，本發(fā)明所述的“大功率熱氣電動發(fā)電機”，包括熱氣發(fā)動機、大型同步發(fā)電機和另外一臺前述的“變功率電動機”。熱氣發(fā)動機、大型同步發(fā)電機和變功率電動機依次同軸安裝在鋼結(jié)構(gòu)撬裝底座上。熱氣發(fā)動機的軸流式壓氣機的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與大型同步發(fā)電機的一端輸入軸同軸連接，大型同步發(fā)電機的另一端輸入軸經(jīng)聯(lián)軸器與變功率電動機的副同步電動機的另一端輸出軸同軸連接。

外部三相交流電源分別經(jīng)電纜與熱氣發(fā)動機的爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源的三相交流輸入端連接供電，熱氣發(fā)動機運轉(zhuǎn)輸出動力；外部三相交流電源的輸出端分別經(jīng)電纜與變功率電動機的副同步電動機、電動電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器的三相廖柳輸入端連接供電，變功率電動機輸出合成動力；由熱氣發(fā)動機和變功率電動機共同驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

如圖5所示，熱氣動力機采用汽輪機，采用高溫高壓蒸汽為工質(zhì)，稱為“蒸汽氣輪機”以示區(qū)別。軸流式壓氣機的進氣口連接空氣過濾器，軸流式壓氣機的排氣口連接管殼式換熱器的殼程進氣口，管殼式換熱器的殼程排氣口連接排氣管放空。感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的鍋筒排氣口連接保溫?zé)釟夤艿赖囊欢耍責(zé)釟夤艿赖牧硪欢诉B接至蒸汽氣輪機的進氣口，蒸汽氣輪機的排氣口經(jīng)管道連接管殼式換熱器的管程進氣口，管殼式換熱器的管程排氣口經(jīng)管道連接鍋爐給水泵的進水口，鍋爐給水泵的排水口經(jīng)管道連接感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的爐管進氣匯管。

在另一個實施例中，熱氣動力機采用透平機，透平機輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與軸流式壓氣機輸入軸同軸連接，由軸流式壓氣機的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器輸出動力，采用高溫高壓氣體為工質(zhì)，稱為“熱氣透平機”以示區(qū)別，熱氣透平機保留燃油供給系統(tǒng)和燃油點火系統(tǒng)，燃油供給系統(tǒng)向燃燒室噴入燃油，燃油點火系統(tǒng)使噴入燃燒室的燃油燃燒做功，輸出輔助動力。感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的保溫?zé)釟夤艿肋B接至熱氣輪機的進氣口，熱氣輪機的排氣口經(jīng)管道連接管殼式換熱器的殼程進氣口，管殼式換熱器的殼程排氣口連接排氣管放空。

在另外一個實施例中，熱氣動力機采用內(nèi)燃機，內(nèi)燃機輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與軸流式壓氣機輸入軸同軸連接，由軸流式壓氣機的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器輸出動力，采用高溫高壓氣體為工質(zhì)，稱為“熱氣內(nèi)燃機”以示區(qū)別，熱氣內(nèi)燃機保留燃油供給系統(tǒng)和燃油點火系統(tǒng)，燃油供給系統(tǒng)向燃燒室噴入燃油，燃油點火系統(tǒng)使噴入燃燒室的燃油燃燒做功，輸出輔助動力。感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的保溫?zé)釟夤艿肋B接至熱氣內(nèi)燃機的進氣口，熱氣內(nèi)燃機的排氣口經(jīng)管道連接管殼式換熱器的殼程進氣口，管殼式換熱器的殼程排氣口連接排氣管放空。

采用蒸汽氣輪機的或熱氣透平機或熱氣內(nèi)燃機的熱氣發(fā)動機，也可組成“大功率熱氣電動發(fā)電機”，組成方式與采用熱氣氣輪機組成大功率熱氣電動發(fā)電機的方式一樣，不再贅述。

如圖4所示，本發(fā)明所述的“大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機”，包括倍功率風(fēng)力發(fā)電機組、大功率熱氣電動發(fā)電機和恒功率風(fēng)力發(fā)電機組，倍功率風(fēng)力發(fā)電機組向熱氣發(fā)動機供電組成“風(fēng)力熱氣發(fā)動機”，恒功率風(fēng)力發(fā)電機組向變功率電動機供電組成“風(fēng)力變功率電動機”。

由倍功率風(fēng)力發(fā)電機組向熱氣發(fā)動機的爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源同時供電，熱氣發(fā)動機運轉(zhuǎn)輸出動力；由恒功率風(fēng)力發(fā)電機組分別向變功率電動機的副同步電動機、電動電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器同時供電輸出合成動力；由熱氣發(fā)動機和變功率電動機共同驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

本發(fā)明所述的“大功率熱氣電動發(fā)電機組”，包括“大功率熱氣電動發(fā)電機”、感應(yīng)加熱蓄電電站和電動蓄電池站，感應(yīng)加熱蓄電池站向熱氣發(fā)動機供電組成“熱氣發(fā)動機組”，電動蓄電池站向變功率電動機供電組成“變功率電動機組”，熱氣發(fā)動機、大型同步發(fā)電機和變功率電動機依次同軸安裝在感應(yīng)加熱蓄電池站和電動蓄電池站的鋼結(jié)構(gòu)撬裝底座上。

熱氣發(fā)動機的爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源分別增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子，分別經(jīng)電纜與感應(yīng)加熱蓄電池站的直流正極和直流負(fù)極連接，如前述“熱氣發(fā)動機組”所述。變功率電動機的副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器分別增加的直流正極和直流負(fù)極接線端子，分別經(jīng)電纜電動蓄電池站的直流正極和直流負(fù)極連接，如前述的“多段式電動機組”所述。由外部三相交流電源和電動蓄電池站分別向爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源供電，熱氣發(fā)動機運轉(zhuǎn)輸出動力；由外部三相交流電源和電動蓄電池站分別向變功率電動機的副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器同時供電輸出合成動力；由熱氣發(fā)動機和變功率電動機共同驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

如圖4所示，本發(fā)明所述的“大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組”，包括倍功率風(fēng)力發(fā)電機組、大功率熱氣電動發(fā)電機組和恒功率風(fēng)力發(fā)電機組，倍功率風(fēng)力發(fā)電機組向熱氣發(fā)動機組供電組成“風(fēng)力熱氣發(fā)動機組”，恒功率風(fēng)力發(fā)電機組向變功率電動機組供電組成“風(fēng)力變功率電動機組”。

本實施例中，大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組，包括3臺倍功率風(fēng)力發(fā)電機組、1臺熱發(fā)動機組、1臺大型同步發(fā)電機、1臺變功率電動機組、2臺恒功率風(fēng)力發(fā)電機組。3臺倍功率風(fēng)力發(fā)電機組與熱氣發(fā)動機組的電氣連接，在前述的“風(fēng)力熱氣發(fā)電機組”中已作了說明，2臺恒功率風(fēng)力發(fā)電機組的輸出端，分別經(jīng)電纜與變功率電動機的副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器的三相交流輸入端連接供電。

如圖4所示，在“大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組”中，由風(fēng)力電動發(fā)電機組代替恒功率風(fēng)力發(fā)電機組向變功率電動機組供電組成“超大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組”。

本實施例中，超大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組，包括1臺“大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組”，2臺風(fēng)力電動發(fā)電機組和6臺恒功率風(fēng)力發(fā)電機組。每3臺恒功率風(fēng)力發(fā)電機組與1臺風(fēng)力電動發(fā)電機組的電氣連接和供電，在前述的“風(fēng)力電動發(fā)電機組”中已作了說明，2臺風(fēng)力電動發(fā)電機組的三相交流輸出端，分別經(jīng)電纜與變功率電動機的副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器的三相交流輸入端連接。

由3臺倍功率風(fēng)力發(fā)電機組和感應(yīng)加熱蓄電池站向熱氣發(fā)動機的爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源同時供電，熱氣發(fā)動機運轉(zhuǎn)輸出動力；由2臺風(fēng)力電動發(fā)電機組和電動蓄電池站，分別向變功率電動機的副同步電動機、電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器同時供電輸出動力，熱氣發(fā)動機和變功率電動機共同驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

熱氣發(fā)動機的熱氣氣輪機接受控制指令信號，控制熱氣氣輪機主汽門的開啟度，調(diào)節(jié)熱氣氣輪機的轉(zhuǎn)速和輸出功率，汽輪機的調(diào)節(jié)控制技術(shù)，《發(fā)電廠動力部分》等技術(shù)書籍作了詳細(xì)介紹，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員已經(jīng)了解，不再贅述。

本發(fā)明所述的“超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站”，包括降壓變壓器、超大功率風(fēng)力熱氣電動發(fā)電機組、升壓變壓器和機電式并網(wǎng)裝置。

依據(jù)風(fēng)力資源地區(qū)與供電用戶區(qū)之間的距離，分段建立多個超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站，各站之間架設(shè)110KV或220KV輸電線路，分段、逐站輸送超大功率風(fēng)電能。

本實施例中，在第1站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站中，外部電網(wǎng)輸送110KV或220KV三相交流電的輸電線路，分別經(jīng)電纜與第1站降壓變壓器的三相交流電輸入端連接，降壓變壓器的三相交流電輸出端：分別經(jīng)電纜與第1站的變功率電動機的電動同步勵磁機和主同步電動機的變頻器的三相交流輸入端連接供電，分別經(jīng)電纜與第1站的熱氣發(fā)動機的感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的一組爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源的三相交流輸入端連接供電；第1站1臺風(fēng)力電動發(fā)電機組的三相交流電輸出端，分別經(jīng)電纜與第1站的變功率電動機的副同步電動機變頻器的三相交流輸入端連接供電；第1站2臺倍功率風(fēng)力發(fā)電機組的三相交流電輸出端，分別經(jīng)電纜與第1站的熱氣發(fā)動機的感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的另外兩組爐管感應(yīng)加熱電源的三相交流輸入端連接供電；熱氣發(fā)動機與變功率電動機運轉(zhuǎn)輸出動力，驅(qū)動大型同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電；大型同步發(fā)電機的三相交流電輸出端，分別經(jīng)電纜與升壓變壓器的三相交流電輸入端連接，升壓變壓器的三相交流電輸出端，分別經(jīng)電纜與機電式并網(wǎng)裝置的三相交流電輸入端連接，機電式并網(wǎng)裝置的三相交流電輸出端與第2站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站的110KV或220KV三相交流電輸電線路連接；外部電網(wǎng)輸送的110KV或220KV三相交流電能，在第1站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站得到補充后，向第2站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站輸送110KV或220KV、高質(zhì)量、超大功率50赫茲標(biāo)準(zhǔn)正弦波高壓三相交流電能。

在第2站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站中，第1站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站或相鄰超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站輸送高壓三相交流電的輸送端，分別經(jīng)電纜與第2站降壓變壓器站的三相交流電輸入端連接；降壓變壓器的三相交流電輸出端：與第2站的變功率電動機的電動同步勵磁機變頻器和主同步電動機變頻器的電氣連接方式，與第2站的熱氣發(fā)動機的感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的一組爐管感應(yīng)加熱電源和過熱感應(yīng)加熱電源的電氣連接方式，第2站1臺風(fēng)力電動發(fā)電機組與第2站的變功率電動機的副同步電動機變頻器的電氣連接方式，第2站2臺倍功率風(fēng)力發(fā)電機組與第2站的熱氣發(fā)動機的感應(yīng)加熱管式加熱鍋爐的爐管感應(yīng)加熱電源的電氣連接方式，第2站升壓變壓器經(jīng)機電式并網(wǎng)裝置與第3站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站的三相交流電輸送線路電氣連接方式，與上述第1站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站中的電氣連接方式相同，不再贅述。第1站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站或相鄰超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站輸送的110KV或220KV三相交流電能，在第2站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站得到補充后，向第3站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站輸送110KV或220KV三相交流電能。

依次類推，第3站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站向第4站超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站輸送高壓三相交流電能.....等等，經(jīng)過分段建設(shè)的多個“超大功率風(fēng)力發(fā)電長距離輸電發(fā)電站”依次逐站輸送和補充風(fēng)電能，輸送的高壓三相交流電能逐步增加，風(fēng)電場發(fā)出的三相交流電能經(jīng)長距離輸送到供電用戶區(qū)時，完全滿足各類供電用戶的需要。

以上所述是采用本發(fā)明原理，從波動性、隨機性變化的風(fēng)力中，最大功率地捕捉風(fēng)能并轉(zhuǎn)換成電能，穩(wěn)定輸出高質(zhì)量、超大功率50赫茲標(biāo)準(zhǔn)正弦波三相交流風(fēng)電能的優(yōu)化實施例。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干變型和改進，以至開發(fā)出其它的產(chǎn)品，也應(yīng)視為屬于本發(fā)明原理的保護范圍。