CN112113357A - 风光电储热系统及储热方法 - Google Patents

风光电储热系统及储热方法 Download PDF

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CN112113357A CN202011079299.6A CN202011079299A CN112113357A CN 112113357 A CN112113357 A CN 112113357A CN 202011079299 A CN202011079299 A CN 202011079299A CN 112113357 A CN112113357 A CN 112113357A
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张艳梅
赵伟杰
钱坤
顾清之
顾晓鸥
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Abstract

本申请涉及发电领域，特别涉及一种风光电储热系统及储热方法。包括：太阳能集热单元、光伏发电单元、风力发电单元、谷电单元和储热装置；所述太阳能集热单元的出油管路与储热装置的进油口连通，所述太阳能集热单元的回油管路与储热装置的出油口连通；所述光伏发电单元、所述风力发电单元和所述谷电单元与储热装置连接。本申请中的风光电储热系统，能够使可再生能源得到充分的利用。

Description

风光电储热系统及储热方法
技术领域
本申请涉及发电领域，特别涉及一种风光电储热系统及储热方法。
背景技术
在中国推动能源革命、努力建设“清洁低碳、安全高效”现代能源体系的大背景下，近年来中国新能源得到了持续快速发展，同时，部分地区的弃风弃光问题日益严重，尤其是我国“西北”地区，由于燃煤热电占比高，调峰电源建设条件差，弃风问题严重，电力系统的新能源消纳能力成为制约我国可再生能源发展的关键因素。因此，在发电侧建设储热系统进行调峰，利用发电机组电能转换成热能补充到热网，可以实现燃煤火电机组在不降低出力的情况下，实现对电网的深度调峰，对于提高电力系统可再生能源消纳能力有十分重要的意义。
如何提高发电系统中可再生能源的占比成为亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供了一种风光电储热系统，能够使可再生能源得到充分的利用。
为了达到上述目的，一方面，本申请提供了一种风光电储热系统，包括：太阳能集热单元、光伏发电单元、风力发电单元、谷电单元和多个储热单元；
所述太阳能集热单元的出油管路分别与多个所述储热单元的进油口连通，所述太阳能集热单元的回油管路分别与多个所述储热单元的出油口连通；
所述光伏发电单元、所述风力发电单元和所述谷电单元分别与多个所述储热单元连接。
其中，所述储热装置包括多个储热单元，每个所述储热单元均具有进油口和出油口；
每个所述储热单元分别与所述太阳能集热单元、所述光伏发电单元、所述风力发电单元和所述谷电单元连接。
本申请中的风光电储热系统，包括太阳能集热单元、光伏发电单元、风力发电单元和谷电单元；其中，太阳能集热单元能够将太阳能收集，并对出油管路进行加热，出油管路与储热单元的进油口连通，进而将能量传递到储热单元中；另外，光伏发电单元和风力发电单元也与储热单元连接，储热单元可以将光伏发电单元和风力发电单元产生的电能，转化为热能并储存；另外，谷电单元在低谷电时，也可以将电能转化为热能储存在储热单元中；这样，风光电储热系统可以大量消耗被废弃的风能、光能和电能，使可在生能源得到充分的利用。
优选地，所述出油管路包括主管路和多个出油支路，所述主管路与多个所述出油支路连接，多个所述出油支路与多个所述储热单元的进油口一一对应；
其中，每个出油支路上均设有第一电磁阀，所述主管路上设有油泵。
优选地，所述回油管路包括主回路和多个回油支路，所述主回路与多个所述回油支路连接，多个所述回油支路与多个所述储热单元的出油口一一对应；
其中，每个所述回油支路上均设有第二电磁阀。
优选地，所述主管路上设有导热油槽。
优选地，还包括连接管，所述连接管内设有第三电磁阀；
当所述主管路内油的温度低于预值时，所述第一电磁阀关闭，所述第三电磁打开。
优选地，还包括逆变器和第一控制柜；
所述逆变器与所述光伏发单元连接，所述逆变器与所述第一控制柜连接，所述第一控制柜与所述储热装置连接。
优选地，还包括风电变流器，所述风电变流器与所述风力发电单元及所述逆变器连接。
优选地，还包括第二控制柜，所述第二控制柜与所述谷电单元及所述储热装置连接。
优选地，所述太阳能集热单元包括多个槽式太阳能集热器，多个所述槽式太阳能集热器呈阵列分布，位于同一列的多个所述槽式太阳能集热器串联连接，位于同一行的多列太阳能槽式集热器并联连接。
本申请还提供了一种风光电储热系统的储热方法，包括如上所述的风光电储热系统，包括如下步骤：
获取用户各个时段内的热水/蒸汽的流量和温度信息；
根据所述获取用户各个时段内的热水/蒸汽的流量和温度信息，得到所述储热装置各个时段所输出的热量；
获取光伏发电单元-风力发电单元-太阳能集热单元-谷电单元各个时段的发电量、辐射强度、谷电时长及环境信息；
根据所述储热装置各个时段所输出的热量、以及所述获取光伏发电单元-风力发电单元-太阳能集热单元-谷电单元各个时段的发电量、辐射强度、谷电时长及环境信息得到储热规则。
优选地，所述储热规则包括：根据环境信息判断为白天时：
a、阴雨有风天气，光伏发电单元-太阳能集热单元供电/热的占比为0，风力发电单元所产生的电全部用于能量补充，能量不足则由谷电单元对储热装置进行充热以满足白天的热量需求，若能量有剩余，则将电储存起来；
b、阴雨无风天气，光伏发电单元-太阳能集热单元-风力发电单元供电/热的占比为0，全部由谷电单元对储热装置进行充热以满足白天的热量需求；
c、晴天有风天气，光伏发电单元-太阳能集热单元-风力发电单元所产生的电/热全部用于能量补充，能量不足则由谷电单元对储热装置进行充热以满足白天的热量需求，若能量有剩余，则将电/热储存起来；
d、晴天无风天气，风力发电单元供电占比为0，光伏发电单元-太阳能集热单元供电/热全部用于能量补充，能量不足则由谷电单元对储热装置进行充热以满足白天的热量需求，若能量有剩余，则将电/热储存起来；
根据环境信息判断为黑天时：
e、非谷电时段，根据各时段储热装置所输出的热量由风力发电单元进行能量补充，能量不足则由谷电单元对储热装置进行充电以满足热量的需求，若有能量剩余，则将电储存起来；
f、谷电时段，根据各时段储热装置所输出的热量由风力发电单元-谷电单元进行能量补充，若遇非谷电时段的能量补充不能够满足需求，则由谷电单元对储热装置进行充热以满足各个时段对热量的需求。
本申请中的一种风光电储热系统的储热方法，利用储热装置存储的能量，可以在光伏和风电出现较大的波动时，将不稳定的风电和光伏电能转变为稳定的热能传输，以保证能源的稳定供给。还可将太阳能集热单元收集的热量充分利用，同时根据用户的用热需求进行灵活控制调节；另外，使用该储热方式，谷电单元在光伏发电单元、风力发电单元及太阳能集热单元输出的热能及电能不足时，也可以将电能转化为热能储存在储热单元中，可以大量消耗被废弃的风能、光能和电能，使可在生能源得到充分的利用，更好的对环境保护。
附图说明
图1为本申请实施例的一种风光电储热系统的结构示意图；
图2为本申请实施例的风光电储热系统的储热方法的流程图。
图标：1-太阳能集热单元；2-光伏发电单元；3-风力发电单元；4-导热油槽；5-油泵；6-风电变流器；7-逆变器；8-第一控制柜；9-储热单元；10-谷电单元；11-第一电磁阀；12-第二电磁阀；13-第三电磁阀；14-第二控制柜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，本申请实施例提供了一种风光电储热系统，包括：太阳能集热单元1、光伏发电单元2、风力发电单元3、谷电单元10和储热装置；
所述太阳能集热单元1的出油管路与所述储热装置的进油口连通，所述太阳能集热单元1的回油管路与所述储热装置的出油口连通；
所述光伏发电单元2、所述风力发电单元3和所述谷电单元10分别与所述储热装置连接。
其中，所述储热装置包括多个储热单元9，每个所述储热单元9均具有进油口和出油口；
每个所述储热单元9分别与所述太阳能集热单元1、所述光伏发电单元2、所述风力发电单元3和所述谷电单元10连接。
本申请中的风光电储热系统，包括太阳能集热单元1、光伏发电单元2、风力发电单元3和谷电单元10；其中，太阳能集热单元1能够将太阳能收集，并对出油管路进行加热，出油管路与储热单元9的进油口连通，进而将能量传递到储热单元9中；另外，光伏发电单元2和风力发电单元3也与储热单元9连接，储热单元9可以将光伏发电单元2和风力发电单元3产生的电能，转化为热能并储存；另外，谷电单元10在光伏发电单元2、风力发电单元3及太阳能集热单元1输出的热能及电能不足时，也可以将电能转化为热能储存在储热单元9中；这样，风光电储热系统可以大量消耗被废弃的风能、光能和电能，使可在生能源得到充分的利用。
其中，光伏发电单元2可以包括多个太阳能电池板；风力发电单元3可以包括多个风轮、发电机和塔架；储热单元9可以包括储热罐、储热材料、电机热器及换热管。
另外，在具体实施时，储热单元9的数量可以为两个、三个或者是四个等，每个储热单元9分别与太阳能集热单元1、光伏发电单元2、风力发电单元3和谷电单元10，且太阳能集热单元1、光伏发电单元2、风力发电单元3和谷电单元10能够独立的对储热单元9进行加热(即太阳能集热单元1、光伏发电单元2、风力发电单元3和谷电单元10之间独立运行，互相不干扰)。
为了使太阳能集热单元1收集的热量能够传入到每个储热单元9中，出油管路包括主管路和与主管路连接的多个出油支路，每个出油支路与一个储热单元9的进油口连接，且在每个出油支路上均设有一个第一电磁阀11；回油管路包括主回路和与主回路连接的多个回油支路，每个回油支路与一个储热单元9的出油口连接，且在每个回油支路上均设有一个第二电磁阀12。具体设置时，以储热单元9为3个为例，当导热油的温度加热到预定温度时，打开设置于出油支路上的第一电磁阀11和回油支路上的第二电磁阀12，导热油沿着主管路进入到多个出油支路后进入到储热单元9，对储热单元9加热，然后导热油由多个回油支路进入到主回路；当太阳光线不好或夜间时，则关闭第一电磁阀11和第二电磁阀12。
需要说明的是，在主管路上设有导热油槽4及油泵5，当导热油槽4内的储热油温度低于预值时，将第一电磁阀11和第二电磁阀12均关闭，将第三电磁阀13打开，并将主管路的油泵5打开，以使导热油槽4内的导热油加热至预值。
需要说明的是，储热单元9中储存的能量通过传热介质水或导热油等其他介质将热量交换出来供用户使用，通过该储热系统中光伏发电单元2-风力发电单元3-太阳能集热单元1-谷电单元10之间协调配合，为用户提供24h稳定输出的热能。
在具体实施时，太阳能集热单元1可以包括多个槽式太阳能集热器，多个槽式太阳能集热器可以呈阵列分布，且同一行或同一列的槽式太阳能集热器串联，位于同一列或同一行的槽式太阳能集热器并联连接，以对导热油槽4中的导热油进行加热。
为了使光伏发电单元2和风力发电单元3产生的能量储存到储热单元9中，还包括与光伏发电单元2连接的逆变器7，与逆变器7连接的第一控制柜8，逆变器7和第一控制柜8将光能转化为电能，在通过电能对储热单元9进行加热，以将电能转化为热能储存。风力发电单元3通过与风电变流器6连接于逆变器7连接，风电变流器6将风力发电单元3产生的不稳定的交流电转换成直流电。
为了使夜间或阴天无风等情况下，储热单元9还能够有能量的输入，还包括第二控制柜14，谷电单元10与第二控制柜14连接，且第二控制柜14与储热单元9连接，以对储热单元9加热。
图2为本申请实施例的风光电储热系统的储热方法的流程图。如图2所示，本申请还包括风光电储热系统的储热方法，包括如上所述的风光电储热系统，包括如下步骤：
获取用户各个时段内的热水/蒸汽的流量和温度信息；
根据所述获取的用户各个时段内的热水/蒸汽的流量和温度信息，得到所述储热单元9各个时段所输出的热量；
获取光伏发电单元2-风力发电单元3-太阳能集热单元1-谷电单元10各个时段发电量、辐射强度、谷电时长及环境信息；
根据得到的储热装置各个时段所输出的热量、以及获取的光伏发电单元2-风力发电单元3-太阳能集热单元1-谷电单元10各个时段发电量、辐射强度、谷电时长及环境信息得到储热规则。
储热规则包括：根据环境信息判断为白天时：
a、阴雨有风天气，光伏发电单元2-太阳能集热单元1供电/热的占比为0，风力发电单元3所产生的电全部用于能量补充，能量不足则由谷电单元10对储热装置进行充热以满足白天的热量需求，若能量有剩余，则将电储存起来；
b、阴雨无风天气，光伏发电单元2-太阳能集热单元1-风力发电单元3供电/热的占比为0，全部由谷电单元10对储热装置进行充热以满足白天的热量需求；
c、晴天有风天气，光伏发电单元2-太阳能集热单元1-风力发电单元3所产生的电/热全部用于能量补充，能量不足则由谷电单元10对储热装置进行充热以满足白天的热量需求，若能量有剩余，则将电/热储存起来；
d、晴天无风天气，风力发电单元供电占比为0，光伏发电单元2-太阳能集热单元1供电/热全部用于能量补充，能量不足则由谷电单元10对储热装置进行充热以满足白天的热量需求，若能量有剩余，则将电/热储存起来；
根据环境信息判断为黑天时：
e、非谷电时段，根据各时段储热装置所输出的热量由风力发电单元3进行能量补充，能量不足则由谷电单元10对储热装置进行充电以满足热量的需求，若有能量剩余，则将电储存起来；
f、谷电时段，根据各时段储热装置所输出的热量由风力发电单元2-谷电单元10进行能量补充，若遇非谷电时段的能量补充不能够满足需求，则由谷电单元10对储热装置进行充热以满足各个时段对热量的需求。
本申请中的一种风光电储热系统的储热方法，利用储热装置存储的能量，可以在光伏和风电出现较大的波动时，将不稳定的风电和光伏电能转变为稳定的热能传输，以保证能源的稳定供给。还可将太阳能集热单元1收集的热量充分利用，同时根据用户的用热需求进行灵活控制调节；另外，使用该储热方式，谷电单元10在光伏发电单元2、风力发电单元3及太阳能集热单元1输出的热能及电能不足时，也可以将电能转化为热能储存在储热装置中，可以大量消耗被废弃的风能、光能和电能，使可在生能源得到充分的利用，更好的对环境保护。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种风光电储热系统，其特征在于，包括：太阳能集热单元、光伏发电单元、风力发电单元、谷电单元和储热装置；
所述太阳能集热单元的出油管路与所述储热装置的进油口连通，所述太阳能集热单元的回油管路与所述储热装置的出油口连通；
所述光伏发电单元、所述风力发电单元和所述谷电单元分别与所述储热装置连接。
2.根据权利要求1所述的风光电储热系统，其特征在于，所述储热装置包括多个储热单元，每个所述储热单元均具有进油口和出油口；
每个所述储热单元分别与所述太阳能集热单元、所述光伏发电单元、所述风力发电单元和所述谷电单元连接。
3.根据权利要求2所述的风光电储热系统，其特征在于，所述出油管路包括主管路和多个出油支路，所述主管路与多个所述出油支路连接，多个所述出油支路与多个所述储热单元的进油口一一对应；
其中，每个出油支路上均设有第一电磁阀，所述主管路上设有油泵。
4.根据权利要求3所述的风光电储热系统，其特征在于，所述回油管路包括主回路和多个回油支路，所述主回路与多个所述回油支路连接，多个所述回油支路与多个所述储热单元的出油口一一对应；
其中，每个所述回油支路上均设有第二电磁阀。
5.根据权利要求3所述的风光电储热系统，其特征在于，所述主管路上设有导热油槽。
6.根据权利要求4所述的风光电储热系统，其特征在于，还包括连接管，所述连接管内设有第三电磁阀；
当所述主管路内油的温度低于预值时，所述第一电磁阀关闭，所述第三电磁打开。
7.根据权利要求1所述的风光电储热系统，其特征在于，还包括逆变器和第一控制柜；
所述逆变器与所述光伏发单元连接，所述逆变器与所述第一控制柜连接，所述第一控制柜与所述储热装置连接。
8.根据权利要求7所述的风光电储热系统，其特征在于，还包括风电变流器，所述风电变流器与所述风力发电单元及所述逆变器连接。
9.根据权利要求1所述的风光电储热系统，其特征在于，还包括第二控制柜，所述第二控制柜与所述谷电单元及所述储热装置连接。
10.根据权利要求1所述的风光电储热系统，其特征在于，所述太阳能集热单元包括多个槽式太阳能集热器，多个所述槽式太阳能集热器呈阵列分布，位于同一列的多个所述槽式太阳能集热器串联连接，位于同一行的多列太阳能槽式集热器并联连接。
11.一种风光电储热系统的储热方法，包括如权利要求1-10任一项所述的风光电储热系统，其特征在于，包括如下步骤：
获取用户各个时段内的热水/蒸汽的流量和温度信息；
根据所述获取用户各个时段内的热水/蒸汽的流量和温度信息，得到所述储热装置各个时段所输出的热量；
获取光伏发电单元-风力发电单元-太阳能集热单元-谷电单元各个时段的发电量、辐射强度、谷电时长及环境信息；
根据所述储热装置各个时段所输出的热量、以及所述获取光伏发电单元-风力发电单元-太阳能集热单元-谷电单元各个时段的发电量、辐射强度、谷电时长及环境信息得到储热规则。
12.根据权利要求11所述的储热方法，其特征在于，所述储热规则包括：根据环境信息判断为白天时：
a、阴雨有风天气，光伏发电单元-太阳能集热单元供电/热的占比为0，风力发电单元所产生的电全部用于能量补充，能量不足则由谷电单元对储热装置进行充热以满足白天的热量需求，若能量有剩余，则将电储存起来；
b、阴雨无风天气，光伏发电单元-太阳能集热单元-风力发电单元供电/热的占比为0，全部由谷电单元对储热装置进行充热以满足白天的热量需求；
c、晴天有风天气，光伏发电单元-太阳能集热单元-风力发电单元所产生的电/热全部用于能量补充，能量不足则由谷电单元对储热装置进行充热以满足白天的热量需求，若能量有剩余，则将电/热储存起来；
d、晴天无风天气，风力发电单元供电占比为0，光伏发电单元-太阳能集热单元供电/热全部用于能量补充，能量不足则由谷电单元对储热装置进行充热以满足白天的热量需求，若能量有剩余，则将电/热储存起来；
根据环境信息判断为黑天时：
e、非谷电时段，根据各时段储热装置所输出的热量由风力发电单元进行能量补充，能量不足则由谷电单元对储热装置进行充电以满足热量的需求，若有能量剩余，则将电储存起来；
f、谷电时段，根据各时段储热装置所输出的热量由风力发电单元-谷电单元进行能量补充，若遇非谷电时段的能量补充不能够满足需求，则由谷电单元对储热装置进行充热以满足各个时段对热量的需求。
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