CN109505745A - 提高风光消纳的可再生能源发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种提高风光消纳的可再生能源发电系统，包括太阳能光伏发电单元、风电单元以及光热发电单元，光伏发电单元产生的一部分电能和所述风电单元产生的一部分电能分别进入光热发电单元进行二次发电；同时光伏发电单元产生的电能可直接供给风电单元中的增速机和光热发电单元使用。本发明的系统将风电、太阳能光伏发电和光热发电三种方式结合起来利用，将风电站和光伏电站发出的未上网的电用来加热光热发电站中的储热材料，有效减少了光伏、风电系统中的弃光、弃风，提高了风光消纳；且风电站和太阳能光热电站自身用电可由光伏电站提供，直接利用光伏的直流电，减少中间环节损失，提高整体能量转化效率，更加有效的利用风能、太阳能资源。

Description

提高风光消纳的可再生能源发电系统
技术领域
本发明属于太阳能与风能利用技术领域，具体涉及一种提高风光消纳的可再生能源发电系统。
背景技术
随着经济社会的不断发展，能源的需求与日俱增。由于化石能源存在的污染问题且化石能源本身的不可再生，因此，发展清洁的可再生能源势在必行。
太阳能和风能是可再生能源利用的重要方式。太阳能发电主要包括光伏和光热两种形式。太阳能光伏发电系统利用半导体材料的光伏效应进行发电，具有效率较高、无运动部件、系统可模块化的优势，因此在政府和有关机构的持续推动下呈现迅速发展的趋势。光热发电是使用太阳能加热工质，工质吸收能量到达高温高压的状态，然后驱动热机发电。风能作为一种清洁的可再生能源，同样受到世界各国的重视，且风电站基建周期短、投资较少，装机规模灵活。但风电、光伏系统存在弃风、弃光率较高的问题，如何提高风光消纳，一直是领域内研究的热点。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提出一种提高风光消纳的可再生能源发电系统，包括：太阳能光伏发电单元、风电单元以及光热发电单元，光伏发电单元产生的一部分电能和所述风电单元产生的一部分电能分别进入光热发电单元，进行二次发电。
进一步，太阳能光伏发电单元产生的电能通过直流分配器进行分配，一部分直接输出发电，一部分进入所述光热发电单元。
进一步，太阳能光热发电单元包括太阳热发电镜场、集热系统、储热系统、蒸汽发生装置、汽轮机、发电机，所述集热系统出口直接与所述储热系统入口相连，所述储热系统储存的热量在所述蒸汽发生装置中进行热量交换，然后驱动汽轮机进行发电。
进一步，光热发电单元还包括电加热设备，所述电加热设备与储热系统直接相连，所述光伏发电单元产生的一部分电能和所述风电单元产生的一部分电能对所述加热设备进行加热。
进一步，储热系统中含有储热材料。
进一步，光伏发电单元产生的电能可直接供给风电单元中的增速机和光热发电单元使用。
进一步，所述的光热发电单元采用塔式、线性菲涅尔式、槽式或碟式太阳能热发电装置。
进一步，光伏发电单元可采用多晶硅电池、单晶硅电池、薄膜电池或混合式光伏发电装置。
本发明将风电、太阳能光伏发电和光热发电三种方式结合起来，整体利用。一方面可以将风电站和光伏电站发出的未上网的电用来加热光热发电站中的储热材料，有效减少了光伏、风电系统中的弃光、弃风，提高了风光消纳；另一方面，风电站和太阳能光热电站自身用电可由光伏电站提供，直接利用光伏的直流电，减少中间环节损失，提高整体能量转化效率，更加有效的利用风能、太阳能资源。
附图说明
图1为本发明的一种提高风光消纳的可再生能源发电系统的示意图。
附图标记说明：
1-光伏电池阵列，2-直流分配器，3-逆变器，4-交流电网，5-电加热设备，6-储热系统，7-蒸汽发生装置，8-增速机，9风机，10-发电机，11-太阳能发电镜场，12-集热系统，13-汽轮机，14-发电机
具体实施方式
本发明提供了一种提高风光消纳的可再生能源系统运行方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细说明。
图1示出了本发明的一种提高风光消纳的可再生能源发电系统的示意图。该系统包括太阳能光伏发电单元、风电单元以及光热发电单元。
太阳能光热发电单元包括太阳热发电镜场11，太阳热发电镜场11和集热系统12相配置，太阳热发电镜场11将太阳光聚焦，反射光热量进入集热系统12，集热系统12出口与储热系统6入口相连，通过蒸汽发生装置7加热蒸汽动力循环中的水，然后和汽轮机13的蒸汽入口连接，汽轮机13带动发电机14发电，发电机14的输出和交流电网4连接。
风电单元包括风车9，通过增速机8将风车叶片旋转的速度提升，带动发电机10发电，发出的电一部分并入电网，一部分通过电加热设备5和光热发电站的储热系统6连接，储热系统6中的储热材料接收来自电加热设备5的热量，并与蒸汽动力循环中的水在蒸汽发生装置7中进行热量交换，驱动汽轮机13进行发电。如此设计，风电单元中一方面通过风电单元本身进行发电，另一方面能够充分利用风电单元的电能进入风热单元进行二次利用发电。
太阳能光伏发电单元包括光伏电池阵列1，光伏电池阵列1的输出和直流分配器2的输入连接。直流分配器2的输出分成两部分，一部分经过逆变器3在无功补偿后并入交流电网4；另一部分通过电加热设备5和光热发电站的储热系统6连接，储热系统6中的储热材料接收来自电加热社保5的热量，并与蒸汽动力循环中的水在蒸汽发生装置7中进行热量交换，驱动汽轮机13进行发电。如此设计，光伏发电单元中一方面通过光伏单元本身进行发电，另一方面能够充分利用光伏发电单元的电能进入风热单元进行二次利用发电。
另外，光伏发电单元可提供风电单元中增速机8和光热发电单元所需用电。通常系统各个单元中也需要使用交流电驱动，而发电所产生的为交流电，在直流转换为交流中会有电力的损耗。本系统中利用光伏发电单元产生的直流电直接为系统中的用电电元，如增速机和光热发电单元供电，减少转换的损失，提高的电能的利用效率。
总之，系统中增加了电加热设备，可以将风电站和光伏电站发出的未上网的电用来加热光热发电站中的储热材料，有效减少了光伏、风电系统中的弃光、弃风，提高了风光消纳；且风电站和太阳能光热电站自身用电可由光伏电站提供。通过这种运行方法，可将风电、太阳能光伏发电和光热发电三种方式结合起来，整体利用；且直接利用光伏的直流电，减少中间环节损失，提高整体能量转化效率，更加有效地利用风能、太阳能资源。
太阳能光热发电单元可采用塔式太阳能热发电装置、线性菲涅尔式、槽式太阳能热发电装置或碟式太阳能热发电装置等。
光伏发电单元可采用多晶硅电池、单晶硅电池、薄膜电池或混合式光伏发电装置等。

Claims (8)

1.一种提高风光消纳的可再生能源发电系统，包括太阳能光伏发电单元、风电单元以及光热发电单元，其特征在于：所述光伏发电单元产生的一部分电能和所述风电单元产生的一部分电能分别进入光热发电单元，进行二次发电。
2.根据权利要求1所述的一种提高风光消纳的可再生能源发电系统，其特征在于：所述太阳能光伏发电单元产生的电能通过直流分配器进行分配，一部分直接输出发电，一部分进入所述光热发电单元。
3.根据权利要求1所述的一种提高风光消纳的可再生能源发电系统，其特征在于：所述太阳能光热发电单元包括太阳热发电镜场、集热系统、储热系统、蒸汽发生装置、汽轮机、发电机，所述集热系统出口直接与所述储热系统入口相连，所述储热系统储存的热量在所述蒸汽发生装置中进行热量交换，然后驱动所述汽轮机进行发电。
4.根据权利要求3所述的一种提高风光消纳的可再生能源发电系统，其特征在于：所述光热发电单元还包括电加热设备，所述电加热设备与所述储热系统直接相连，所述光伏发电单元产生的一部分电能和所述风电单元产生的一部分电能对所述加热设备进行加热。
5.根据权利要求3所述的一种提高风光消纳的可再生能源发电系统，其特征在于：所述储热系统中含有储热材料。
6.根据权利要求1所述的一种提高风光消纳的可再生能源发电系统，其特征在于：所述光伏发电单元产生的电能可直接供给所述风电单元中的增速机和所述光热发电单元使用。
7.根据权利要求1所述的一种提高风光消纳的可再生能源发电系统，其特征在于：所述光热发电单元采用塔式、线性菲涅尔式、槽式或碟式太阳能热发电装置。
8.根据权利要求1所述的一种提高风光消纳的可再生能源发电系统，其特征在于：所述光伏发电单元可采用多晶硅电池、单晶硅电池、薄膜电池或混合式光伏发电装置。
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