一种智能优化充放电策略的风力发电储能系统及储能方法与流程

本发明涉及风力发电储能，具体为一种智能优化充放电策略的风力发电储能系统及储能方法。

背景技术：

1、风力发电储能是风电技术的重要组成部分，它主要解决了风力发电过程中由于风速波动导致的电能输出不稳定问题，风力发电具有清洁、可再生等优点，但其输出功率受风速、风向等自然条件的影响较大，存在间歇性和不稳定性。为了平抑这种波动，提高电网的稳定性和可靠性，就需要引入储能系统来储存多余的电能，并在需要时释放，风力发电储能技术多种多样，主要包括物理储能、化学储能和电磁储能三大类。其中，物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等；化学储能主要包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池等；电磁储能则主要包括超导储能等，飞轮储能是一种机械储能方式，通过同步电机带动飞轮高速旋转，将电能转化为飞轮转动的动能储存起来。当需要电能时，飞轮减速带动发电机发电，将动能转化为电能。飞轮储能具有无污染、无噪声、维护简单等优点，但能量密度相对较低，随着风电技术的不断发展和储能技术的日益成熟，风力发电储能的应用前景十分广阔。未来，随着储能成本的进一步降低和储能效率的提高，风力发电储能将在提高电网稳定性、促进风电消纳、优化能源结构等方面发挥更加重要的作用。同时，随着智能电网和微电网的建设和发展，风力发电储能也将与分布式能源、电动汽车等新兴产业深度融合，共同推动能源生产和消费革命。

2、风力发电是电网电力的供给中的一种，但风力发电其输出功率受风速、风向等自然条件的影响较大，存在间歇性和不稳定性，为了平抑这种波动，提高电网的稳定性和可靠性，就需要引入储能系统来储存多余的电能，储能系统的充放电效率直接影响到整体系统的经济性和可行性，因此需要一种智能优化充放电策略的风力发电储能系统及储能方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种智能优化充放电策略的风力发电储能系统及储能方法，具备通过先进的能量管理系统提高充放电效率，减少能量损失的优点，解决了现有风力发电其输出功率受风速、风向等自然条件的影响较大，存在间歇性和不稳定性，为了平抑这种波动，提高电网的稳定性和可靠性，就需要引入储能系统来储存多余的电能，储能系统的充放电效率直接影响到整体系统的经济性和可行性的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种储能装置，包括真空箱结构，所述真空箱结构的一侧设置有真空结构；所述真空箱结构的底部固定连接有支撑板，所述支撑板的顶部固定连接有支撑架；所述真空箱结构的内部设置有磁悬浮飞轮结构，所述磁悬浮飞轮结构的两端均贯穿真空箱结构并延伸至真空箱结构的表面；所述真空箱结构的顶部设置有同步电机，所述同步电机的输出端固定连接有联动结构，所述联动结构的底部与磁悬浮飞轮结构的顶部固定连接，所述同步电机的表面与支撑架的顶部固定连接；所述联动结构的表面设置有提升结构，所述提升结构的底部与真空箱结构的顶部固定连接。

4、作为本发明的一种储能装置优选的，所述真空箱结构包括上真空壳体和下真空壳体，所述上真空壳体和下真空壳体对称设置，所述上真空壳体和下真空壳体连接处设置有密封圈，所述下真空壳体的表面设置有螺栓，所述螺栓贯穿下真空壳体和上真空壳体并延伸至上真空壳体的表面，所述上真空壳体和下真空壳体通过螺栓固定连接，所述磁悬浮飞轮结构位于上真空壳体和下真空壳体的内部，所述提升结构的底部与上真空壳体的顶部固定连接，所述下真空壳体的底部与支撑板的顶部固定连接，所述真空结构的一端与上真空壳体的内部连通。

5、作为本发明的一种储能装置优选的，所述真空结构包括单向阀，所述单向阀的一侧与上真空壳体的内部连通，所述单向阀远离上真空壳体的一侧固定连通有连通管，所述连通管远离单向阀的一端固定连通有真空泵，所述真空泵的底部与支撑板的顶部固定连接。

6、作为本发明的一种储能装置优选的，所述磁悬浮飞轮结构包括飞轮，所述飞轮位于上真空壳体和下真空壳体的内部，所述飞轮的顶部和底部均固定连接有第一电磁铁，所述第一电磁铁远离飞轮的一侧设置有第二电磁铁，所述第二电磁铁分别与上真空壳体和下真空壳体的内壁固定连接，所述第一电磁铁和第二电磁铁磁力相反，所述飞轮的轴心处固定连接有传动轴，所述传动轴的两端分别贯穿上真空壳体和下真空壳体并延伸至上真空壳体和下真空壳体的表面，所述传动轴表面的顶部和底部均套设有密封轴承座，所述密封轴承座的表面分别与上真空壳体和下真空壳体的内部固定连接，所述传动轴的顶部与联动结构的底部固定连接。

7、作为本发明的一种储能装置优选的，所述联动结构包括连接凸盘，所述连接凸盘的底部与传动轴的顶部固定连接，所述连接凸盘的顶部卡接有连接凹盘，所述连接凹盘的顶部固定连接有第一连接柱，所述第一连接柱的顶部固定连接有十字卡盘，所述十字卡盘的表面套设有第二连接柱，所述第二连接柱的内部开设有用于十字卡盘移动的活动空间，所述第二连接柱的顶部与同步电机的输出端固定连接，所述第一连接柱的表面活动连接有套环，所述套环的前侧和后侧均固定连接有第一固定柱，所述第一固定柱的表面与提升结构的内部配合使用。

8、作为本发明的一种储能装置优选的，所述提升结构包括立板，所述立板的底部与上真空壳体的顶部固定连接，所述立板表面的顶部通过转轴活动连接有提升叉，所述提升叉的一侧与第一固定柱的表面活动连接，所述提升叉的另一侧设置有螺块，所述螺块的前侧和后侧均固定连接有第二固定柱，所述第二固定柱延伸至提升叉的内部，所述螺块的内部螺纹连接有螺杆，所述螺杆的底部固定连接有伺服电机，所述伺服电机的表面与立板的表面固定连接。

9、作为本发明的一种储能装置优选的，所述提升叉的左侧开设有与第一固定柱配合使用的第一滑槽，提升叉的右侧开设有与第二固定柱配合使用的第二滑槽，所述螺杆的顶部固定连接有用于螺块限位的限位块。

10、第二方面，本发明提供了一种智能优化充放电策略的风力发电储能系统，包括：

11、风力发电机，将电能转化为电能；

12、电力电子变换器，用于调节电压和电流，实现电能在不同设备间的转换；

13、能量管理系统，监控整个系统的运行状态，并根据预设的优化目标进行调度；

14、上述的储能装置，储存多余的电能以便在需要时使用。

15、作为本发明的一种智能优化充放电策略的风力发电储能系统及储能方法优选的，所述能量管理系统还配置有智能优化充放电策略，所述智能优化充放电策略还包括：

16、预测模型：利用天气预报数据预测风力发电量的变化趋势；

17、负荷预测：基于历史用电数据预测未来一段时间内的用电需求；

18、动态电价机制：考虑不同时段的电价差异，选择最优的充放电时机；

19、多目标优化算法：结合以上因素，通过数学模型和算法(如遗传算法、粒子群优化等)确定最佳充放电策略。

20、第三方面，本发明提供了一种智能优化充放电策略的风力发电储能方法，所述储能方法包括以下步骤：

21、步骤s1、数据收集：收集过去一年的风速数据、风力发电量数据、用电量数据以及电价数据；

22、步骤s2、预测模型构建：使用风速数据训练一个支持向量回归模型来预测风力发电量；

23、步骤s3、利用用电量数据训练一个随机森林模型来预测用电需求；

24、步骤s4、建立数学模型：定义目标函数为最小化运营成本；

25、步骤s5、设置约束条件，如储能系统最大充放电功率为10mw，最大存储容量为100mwh；

26、步骤s6、优化算法选择：使用遗传算法求解最优充放电策略；

27、步骤s7、模拟验证：在模拟环境中运行优化策略，分析其经济性和技术可行性；

28、步骤s8、实施部署：将优化策略部署到实际系统中，并通过自动控制系统执行；

29、步骤s9、持续优化：定期评估系统的性能，并根据实际情况调整预测模型和优化策略。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

31、本发明通过设置风力发电机、电力电子变换器、能量管理系统和储能装置，风力发电机通过捕获风能并将其直接转化为电能，实现了可再生能源的高效利用，减少了对化石燃料的依赖，有助于环境保护和可持续发展；电力电子变换器能够精确调节电压和电流，确保电能在不同设备间稳定、安全地转换，提高了电力系统的整体效率和稳定性；能量管理系统作为智能控制中心，能够实时监控整个系统的运行状态，并根据预设的优化目标进行智能调度，实现了资源的优化配置和高效利用；储能装置则像是一个能量缓冲池，能够在风力发电机产生多余电能时储存起来，在需要时释放使用，有效解决了风能间歇性、不稳定性带来的问题，增强了电力系统的可靠性和灵活性。这些组件共同构成了一个高效、智能、环保的能源系统。

32、本发明储能装置通过设置真空箱结构、真空结构、支撑板、支撑架、磁悬浮飞轮结构、同步电机、联动结构和提升结构，能够通过真空箱结构对磁悬浮飞轮结构进行防护和真空，真空结构能够对真空箱结构进行抽真空，同步电机能够对磁悬浮飞轮结构进行加速以及发电，联动结构能够对磁悬浮飞轮结构和同步电机进行连接，提升结构能够对联动结构进行打开或关闭，实现对储能装置的发电和储能。