CN114400685A - 一种电源多能互补及其源荷储互动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属电力及储能技术领域。一种电源多能互补及其源荷储互动的方法，其特征在于包括如下步骤：利用太阳能、风能等不稳定的电能电解水制氢，氢与二氧化碳制备成甲醇(储能)，甲醇再与各种生物质能源及少量油料制成专用于发电的高效、低碳、可再生的液态燃料，这种液态燃料通过燃机联合循环发电机组或锅炉发电机组形成发电的系统，该系统发出的电与风电、光电等能源以任意比例或组分合成一种稳定、但可适应需要灵活变量的互补电力。该系统及方法可实现风能、太阳能、生物质能电源互补、源荷储互动。本发明的主旨是把不稳定、不可控的风电、光电，通过甲醇与丰富多样的生物质能源统一为一种稳定而又可根据需求灵活变量的新型主流能源。

Description

一种电源多能互补及其源荷储互动的方法
技术领域
本发明属电力及储能技术领域，具体涉及一种电源多能互补及其源荷储互动的方法。
背景技术
由于人类社会的发展、化石能源的消耗，温室气体的排放对环境的影响已到了非常严重的地步，为了应对气候变化，包括风电、光电、生物质能等可再生能源将大规模发展，而风电与光电随自然气候变化而变化，不稳定、不可控。本发明提供一种能与风电、光电互补的稳定可控的电源系统及其方法，该系统及其方法具有清洁、低碳、储能等特点，可灵活智能地根据需求发电，与智慧电网协调高效运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种电源多能互补及其源荷储互动的方法，该方法可实现电源互补、源荷储互动。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种电源多能互补及其源荷储互动的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)利用太阳能或/和风能等不稳定的电能电解水制氢，氢与二氧化碳制备成甲醇(储能)，甲醇再与各种生物质能源及油料制成液态燃料(专用于发电的清洁、高效、低碳的液态燃料)，液态燃料采用：各原料按质量百分数为：甲醇45-55％、乙醇5-10％、非食用油脂(可发展各种油料作物种植)与废弃变质油脂25-35％(以任意比例混合)、油料10-15％(油料由各类废弃的矿物油和燃料油以任意比例组成)，丙酮为液态燃料总量的0.1-0.2％，热值8000～10000 大卡，利旧利废，融合储能与生物质能以及油料，除去油料之外的组分均可再生。以该燃料为主热源的电厂(发电设备为燃机联合循环机组或锅炉发电机组)，其特点是发电负荷灵活可调，稳定可靠，装机容量可根据需要调整，可作为调峰电站，也可作为分布式或大型集中式电站(冷热电联供)。当甲醇用量不够时，可使用煤炭所制备的甲醇(属于煤炭清洁高效利用)。
2)稳定互补的电力系统可根据各地风、光资源任意搭配，将不稳定、不可控的风电和光电转变为如传统火电般稳定可靠的电源。比如在风、光资源丰富的地区，系统装机容量可以风、光发电占比70％、燃料发电占比30％来进行搭配，如在风、光资源较少且用电负荷较大的地区可风、光发电占比30％、燃料发电占比70％进行搭配。可利用大型风光电场产生的弃电电解水制氢，氢与二氧化碳制成甲醇，甲醇再制备成发电用燃料，该过程达到了储能与碳循环、碳中和的目的。本发明提供了一种稳定的但可适应需求灵活变量的电力系统――这种稳定而灵活的合成清洁电力，由一种以甲醇与生物质能为主要原料的清洁、高效、低碳液态燃料，通过燃机联合循环机组或锅炉发出的电与风电、光电等能源以任意比例或组分合成的互补电力。
一种电源多能互补及其源荷储互动的方法，其特征在于包括如下具体步骤：
1)准备多能互补、源荷储互动的稳定可控的电源系统，多能互补、源荷储互动的稳定可控的电源系统包括光伏发电系统、风力发电系统、燃料发电系统(以甲醇和生物质能为主要组分的高效清洁低碳液态燃料通过燃机联合循环发电机组或锅炉发电机组所形成的发电系统，后述统一简称为燃料发电系统)、多输入口的变压器、储能单元、计算机控制单元；光伏发电系统的输出线路与多输入口的变压器的第一输入端口相连，光伏发电系统的输出线路上设有第一控制开关K1，风力发电系统的输出线路与多输入口的变压器的第二输入端口相连，风力发电系统的输出线路上设有第二控制开关K2，燃料发电系统的输出线路与多输入口的变压器的第三输入端口相连，燃料发电系统的输出线路上设有第三控制开关K3；多输入口的变压器的输出线路与用户或局域电网相连，多输入口的变压器的输出线路通过输出支线与储能单元相连，输出支线上设有第四控制开关K4；
所述计算机控制单元包括第一电量传感器P1、第二电量传感器P2、第三电量传感器P3、第四电量传感器P4和计算机；第一电量传感器P1安装在光伏发电系统的输出线路上，第二电量传感器P2安装在风力发电系统的输出线路上，第三电量传感器P3安装在燃料发电系统的输出线路上，第四电量传感器P4安装在多输入口的变压器的输出线路上，第一电量传感器 P1、第二电量传感器P2、第三电量传感器P3、第四电量传感器P4分别接到计算机的输入接口；计算机的输出控制信号分别连接光伏发电系统、风力发电系统、燃料发电系统、储能单元的控制端口；
2)计算机控制单元计算出光伏发电系统和风力发电系统的出输电量，当光伏发电系统和风力发电系统的出输电量小于用户或局域电网所需电量时，启动燃料发电系统来使光伏发电系统、风力发电系统和燃料发电系统的出输电量总和与用户或局域电网所需电量相适应；当光伏发电系统和风力发电系统的出输电量大于用户或局域电网所需电量时，启动储能单元将多余的电能转化生产为燃料发电系统所需的燃料。
所述的输出支线上设有第五电量传感器P5，第五电量传感器P5接到计算机的输入接口。
所述的储能单元包括水电解制氢装置，水电解制氢装置的电源输入端与输出支线相连接，水电解制氢装置制出氢气；氢气与二氧化碳反应生成甲醇；利用甲醇制成液态燃料，液态燃料供燃料发电系统使用。
本发明的有益效果是：该系统及其方法可实现电源互补、源荷储互动，该系统及其方法具有清洁、低碳、储能、可再生等特点，可灵活智能地根据需求发电，与智慧电网协调高效运行。
附图说明
图1是本发明电源多能互补、源荷储互动的流程示意图。
图2是本发明多能互补、源荷储互动的稳定可控的电源系统的示意图。
图中：K1-第一控制开关，K2-第二控制开关，K3-第三控制开关，K4-第四控制开关，P1- 第一电量传感器，P2-第二电量传感器，P3-第三电量传感器，P4-第四电量传感器，P5-第五电量传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、图2所示，一种电源多能互补及其源荷储互动的方法，包括如下步骤：
1)准备多能互补、源荷储互动的稳定可控的电源系统，多能互补、源荷储互动的稳定可控的电源系统包括光伏发电系统(或称：光能发电系统、太阳能发电系统，为现有技术)、风力发电系统(或称：风能发电系统，为现有技术)、燃料发电系统、多输入口的变压器、储能单元、计算机控制单元；光伏发电系统的输出线路与多输入口的变压器的第一输入端口相连，光伏发电系统的输出线路上设有第一控制开关K1，风力发电系统的输出线路与多输入口的变压器的第二输入端口相连，风力发电系统的输出线路上设有第二控制开关K2，燃料发电系统的输出线路与多输入口的变压器的第三输入端口相连，燃料发电系统的输出线路上设有第三控制开关K3；多输入口的变压器的输出线路与用户或局域电网相连，多输入口的变压器的输出线路通过输出支线与储能单元相连，输出支线上设有第四控制开关K4；
所述计算机控制单元包括第一电量传感器P1、第二电量传感器P2、第三电量传感器P3、第四电量传感器P4和计算机；第一电量传感器P1安装在光伏发电系统的输出线路上(测量输出电量)，第二电量传感器P2安装在风力发电系统的输出线路上(测量输出电量)，第三电量传感器P3安装在燃料发电系统的输出线路上(测量输出电量)，第四电量传感器P4安装在多输入口的变压器的输出线路上(测量输出电量)，第一电量传感器P1、第二电量传感器P2、第三电量传感器P3、第四电量传感器P4分别接到计算机的输入接口；计算机的输出控制信号分别连接光伏发电系统、风力发电系统、燃料发电系统、储能单元的控制端口(即，第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3、第四控制开关K4)；
2)计算机控制单元计算出光伏发电系统和风力发电系统的出输电量，当光伏发电系统和风力发电系统的出输电量小于用户或局域电网所需电量时，启动燃料发电系统来使光伏发电系统、风力发电系统和燃料发电系统的出输电量总和与用户或局域电网所需电量相适应(即，将不稳定、不可控的风电和光电转变为如传统火电般稳定可靠的电源)；当光伏发电系统和风力发电系统的出输电量大于用户或局域电网所需电量时(此时燃料发电系统处于关闭状态)，启动储能单元将多余的电能转化生产为燃料发电系统所需的燃料(即，启动储能单元将多余的电能进行水电解制氢，氢气为燃料发电系统所需的原料，再用于发电，实现储能)。
所述的输出支线上设有第五电量传感器P5，第五电量传感器P5接到计算机的输入接口。
所述的储能单元包括水电解制氢装置(或称：电解水制氢设备)，水电解制氢装置的电源输入端与输出支线相连接，水电解制氢装置制出氢气(采用现有技术)；氢气与二氧化碳反应生成甲醇(采用现有技术)；以甲醇与生物质能为主要原料合成的清洁、高效、低碳液态燃料供燃料发电系统使用。液态燃料采用：各原料按质量百分数为：甲醇45-55％、乙醇5-10％、非食用油脂(可发展各种油料作物种植)与废弃变质油脂25-35％(以任意比例混合)、油料10-15％(油料由各类废弃的矿物油和燃料油以任意比例组成)，丙酮为液态燃料总量的 0.1-0.2％；其中，非食用油脂与废弃变质油脂以任意比例混合。
本发明提供了一种稳定的但可适应需求灵活变量的电力系统――这种稳定而灵活的合成清洁电力，由一种以甲醇与生物质能为主要原料合成的清洁、高效、低碳液态燃料，通过燃机联合循环机组或锅炉发电机组发出的电与风电、光电等能源以任意比例或组分合成的互补电力。该系统所产生的电力清洁、低碳。在风、光等可再生能源大力发展、渐成主流之时，本系统及方法的提出为解决其不可控的问题提供了一种新的、可操作、极具实用价值的方案。
本发明的主旨是把不稳定、不可控的风电、光电，通过甲醇与丰富多样的生物质能源统一为一种稳定而又可根据需求灵活变量的新型主流能源。

Claims (5)

1.一种电源多能互补及其源荷储互动的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)利用太阳能或/和风能等不稳定的电能电解水制氢，氢与二氧化碳制备成甲醇，甲醇再与各种生物质能源及少量油料制成专用于发电的液态燃料，液态燃料采用：各原料按质量百分数为：甲醇45-55％、乙醇5-10％、非食用油脂与废弃变质油脂25-35％、油料10-15％，丙酮为液态燃料总量的0.1-0.2％，热值8000～10000大卡，利旧利废，融合储能与生物质能以及油料，除去油料之外的组分均可再生；以该液态燃料为主热源的电厂，其特点是发电负荷灵活可调，稳定可靠，装机容量可根据需要调整，可作为调峰电站，也可作为分布式或大型集中式电站；当甲醇用量不够时，可使用煤炭所制备的甲醇；
其中，非食用油脂与废弃变质油脂以任意比例混合；油料由各类废弃的矿物油和燃料油以任意比例组成；发电设备为燃机联合循环机组或锅炉发电机组；
2)稳定互补的电力系统可根据各地风、光资源任意搭配，将不稳定、不可控的风电和光电转变为如传统火电般稳定可靠的电源；比如在风、光资源丰富的地区，系统装机容量可以风、光发电占比70％、燃料发电占比30％来进行搭配，如在风、光资源较少且用电负荷较大的地区可风、光发电占比30％、燃料发电占比70％进行搭配；可利用大型风光电场产生的弃电电解水制氢，氢与二氧化碳制成甲醇，甲醇再制备成发电用燃料，该过程达到了储能与碳循环、碳中和的目的；本发明提供了一种稳定的但可适应需求灵活变量的电力系统――这种稳定而灵活的合成清洁电力，由一种以甲醇与生物质能为主要原料的清洁、高效、低碳液态燃料，通过燃机联合循环机组或锅炉发出的电与风电、光电等能源以任意比例或组分合成的互补电力。
2.根据权利要求1所述的一种电源多能互补及其源荷储互动的方法，其特征在于包括如下具体步骤：
1)准备多能互补、源荷储互动的稳定可控的电源系统，多能互补、源荷储互动的稳定可控的电源系统包括光伏发电系统、风力发电系统、燃料发电系统、多输入口的变压器、储能单元、计算机控制单元；光伏发电系统的输出线路与多输入口的变压器的第一输入端口相连，光伏发电系统的输出线路上设有第一控制开关(K1)，风力发电系统的输出线路与多输入口的变压器的第二输入端口相连，风力发电系统的输出线路上设有第二控制开关(K2)，燃料发电系统的输出线路与多输入口的变压器的第三输入端口相连，燃料发电系统的输出线路上设有第三控制开关(K3)；多输入口的变压器的输出线路与用户或局域电网相连，多输入口的变压器的输出线路通过输出支线与储能单元相连，输出支线上设有第四控制开关(K4)；
所述计算机控制单元包括第一电量传感器(P1)、第二电量传感器(P2)、第三电量传感器(P3)、第四电量传感器(P4)和计算机；第一电量传感器(P1)安装在光伏发电系统的输出线路上，第二电量传感器(P2)安装在风力发电系统的输出线路上，第三电量传感器(P3)安装在燃料发电系统的输出线路上，第四电量传感器(P4)安装在多输入口的变压器的输出线路上，第一电量传感器(P1)、第二电量传感器(P2)、第三电量传感器(P3)、第四电量传感器(P4)分别接到计算机的输入接口；计算机的输出控制信号分别连接光伏发电系统、风力发电系统、燃料发电系统、储能单元的控制端口；
2)计算机控制单元计算出光伏发电系统和风力发电系统的出输电量，当光伏发电系统和风力发电系统的出输电量小于用户或局域电网所需电量时，启动燃料发电系统来使光伏发电系统、风力发电系统和燃料发电系统的出输电量总和与用户或局域电网所需电量相适应；当光伏发电系统和风力发电系统的出输电量大于用户或局域电网所需电量时，启动储能单元将多余的电能转化生产为燃料发电系统所需的燃料。
3.根据权利要求2所述的一种电源多能互补及其源荷储互动的方法，其特征在于：所述的输出支线上设有第五电量传感器(P5)，第五电量传感器(P5)接到计算机的输入接口。
4.根据权利要求2所述的一种电源多能互补及其源荷储互动的方法，其特征在于：所述的储能单元包括水电解制氢装置，水电解制氢装置的电源输入端与输出支线相连接，水电解制氢装置制出氢气；氢气与二氧化碳反应生成甲醇；利用甲醇与生物质原料制成液态燃料，液态燃料供燃料发电系统使用。
5.根据权利要求4所述的一种电源多能互补及其源荷储互动的方法，其特征在于：所述利用甲醇与生物质原料制成液态燃料为：按各原料按质量百分数为：甲醇45-55％、乙醇5-10％、非食用油脂与废弃变质油脂25-35％、油料10-15％，选取甲醇、乙醇、非食用油脂与废弃变质油脂和油料，加入丙酮合成；丙酮为液态燃料总量的0.1-0.2％；其中，非食用油脂与废弃变质油脂以任意比例混合。
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