CN114483308A - 一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统及调峰方法 - Google Patents

一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统及调峰方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114483308A
CN114483308A CN202210037657.XA CN202210037657A CN114483308A CN 114483308 A CN114483308 A CN 114483308A CN 202210037657 A CN202210037657 A CN 202210037657A CN 114483308 A CN114483308 A CN 114483308A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power generation
peak
gas turbine
electric energy
renewable energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210037657.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114483308B (zh
Inventor
陈一峰
林钢
龚振
黄思捷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Mufan Power Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Mufan Power Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Mufan Power Technology Co ltd filed Critical Shanghai Mufan Power Technology Co ltd
Priority to CN202210037657.XA priority Critical patent/CN114483308B/zh
Publication of CN114483308A publication Critical patent/CN114483308A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114483308B publication Critical patent/CN114483308B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/02Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/60Constructional parts of cells
    • C25B9/65Means for supplying current; Electrode connections; Electric inter-cell connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/22Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J15/00Systems for storing electric energy
    • H02J15/008Systems for storing electric energy using hydrogen as energy vector
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28The renewable source being wind energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统及调峰方法,通过分别设置于外部电网连接的可再生能源发电装置、燃气轮机、汽轮机部和电能储存部;设置电能储存部接收可再生能源发电装置的电能进行短时储存,设置电解水制氢装置接收可再生能源发电装置的电能并生成氢气储存至储氢装置进行长时储能。当可再生能源发电装置无法满足外部电网的需求时,由控制部根据外部电网的需求控制燃气轮机、汽轮机部和电能储存部协调调峰;其中,电能储存部可实现瞬时响应;燃气轮机启动时间相对快;汽轮机部启动时间相对慢,从而可根据外部电网的需求,灵活发电调峰,响应时间可控,解决了现有可再生能源发电难以实现灵活调峰,且调峰响应时间长的问题。

Description

一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统及调峰方法
技术领域
本发明属于发电系统技术领域,尤其涉及一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统及调峰方法。
背景技术
可再生能源发电的能力来源主要是太阳能、风能等,其发电过程不存在二氧化碳的排放,可以从根本上解决传统燃煤发电过程带来的二氧化碳过量排放的问题,但可再生能源发电过程也存在着一下的缺陷:太阳能、风能等可再生能源的输入存在不连续、不稳定的问题,导致发电负荷受到输入影响产生参数波动,与电网的结合存在安全性难题;太阳能、风能等可再生能源季节性差异大,难以实现柔性灵活调峰,且调峰响应时间长,与用电端的匹配较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统及调峰方法,以解决现有可再生能源发电难以实现灵活调峰,且调峰响应时间长的问题。
为解决上述问题,本发明的技术方案为:
本发明的一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统,包括:
可再生能源发电装置,所述可再生能源发电装置与外部电网电连接;
电解水制氢装置,所述电解水制氢装置与所述可再生能源发电装置电连接;
储氢装置,所述储氢装置的输入端与所述电解水制氢装置的输出端相连;
燃气轮机,所述燃气轮机的燃料输入端与所述储氢装置的输出端相连,所述燃气轮机的电能输出端与外部电网电连接;
汽轮机部,所述汽轮机部的电能输出端与外部电网电连接;
电能储存部,所述电能储存部分别与所述可再生能源发电装置、所述燃气轮机、所述汽轮机部和外部电网电连接,用于储存所述可再生能源发电装置输出的电能,并分别为所述燃气轮机、所述汽轮机部和外部电网提供所需的电能;
控制部,分别与所述可再生能源发电装置、所述燃气轮机、所述汽轮机部和所述电能储存部信号连接,用于根据外部电网的需求调峰能力和需求调峰时间控制所述燃气轮机、所述汽轮机部和所述电能储存部协调调峰。
本发明的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,所述汽轮机部包括余热锅炉和汽轮机;
所述余热锅炉的热源输入端与所述燃气轮机的废热输出端相连;
所述汽轮机的蒸汽输入端与所述余热锅炉的蒸汽输出端相连,且所述汽轮机的电能输出端与外部电网电连接。
本发明的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,还包括淡水储存设备;
所述余热锅炉的水输出端与所述淡水储存设备的输入端连通,所述淡水储存设备的输出端与所述电解水制氢装置相连通。
本发明的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,所述燃气轮机的废热输出端为烟气输出端。
本发明的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,还包括储热设备;
所述储热设备的热能输入端与所述余热锅炉的热能输出端相连;所述储热设备的热能输出端与所述汽轮机相连,用于为所述汽轮机供热暖机。
本发明的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,所述燃气轮机的燃料输入端与所述储氢装置的输出端通过燃料管路相连;
所述储热设备的热能输出端与所述燃料管路相连,用于加热输送至所述燃气轮机的氢气。
本发明的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,所述储热设备的热能输出端与所述电能储存部相连,用于提供所述电能储存部维持性能所需的热能。
本发明的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,还包括海水淡化装置;
所述海水淡化装置的热能输入端与所述储热设备的热能输出端相连,所述海水单元装置的提纯水输出端与所述电解水制氢装置的输入端相连通。
本发明的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,所述可再生能源发电装置为风能发电装置或太阳能发电装置或光伏发电装置或潮汐能发电装置。
本发明的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,所述电能储存部为电池。
本发明的一种调峰方法,应用于上述任意一项所述的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,设定外部电网的需求调峰能力为PT,所述燃气轮机最大功率为PG,所述汽轮机部最大功率为PS,所述电能储存部的最大发电功率为PB,电能储存部的电量为C,外部电网的需求调峰时间为tT,所述燃气轮机启动需要时间为tG,所述汽轮机部启动需要时间为tS,系统响应时间为可调峰发电系统启动达到外部电网需求调峰功率且稳定运行tT时间段的所需时间,设为tresponse
具体步骤如下:
步骤S2:获取所述PT和所述tT,并得到需求调峰发电量PTtT
步骤S3:分别比对所述PT与发电功率预设区间组以及所述PTtT与发电量预设区间组,并得到所述PT和所述PTtT分别对应的发电功率预设区间和发电量预设区间;
其中,所述发电功率预设区间组与所述PB相关;所述发电量预设区间组与所述C相关;
步骤S4:根据所述发电功率预设区间和所述发电时间所需区间得到对应的预设实施方式,所述预设实施方式为所述电能储存部和/或所述燃气轮机和 /或所述汽轮机部协调调峰;
步骤S5:根据所述PT、所述PTtT和所述预设实施方式得到所述tresponse
本发明的调峰方法,还包括位于上述步骤S2前的步骤S1:判断所述可再生能源发电装置的电能输出是否满足外部电网的调峰需求;如是,则采用所述可再生能源发电装置进行调峰;如否,则进行所述步骤S2。
本发明的调峰方法,当PT≤PB,且PTtT≤C时;则采用所述电能储存部进行调峰,tresponse=0。
本发明的调峰方法,当PT≤PB,PTtT>C时;
若PT≤PG,则先采用所述电能储存部单独进行调峰,后采用所述燃气轮机进行调峰,则
Figure BDA0003469081730000041
若PT>PG,C≥(PT-PG)tT,则先采用所述电能储存部进行调峰,后采用所述电能储存部和所述燃气轮机同时进行调峰,则
Figure BDA0003469081730000042
Figure BDA0003469081730000043
若PG<PT≤PG+PS,(PT-PG)tS≤C<(PT-PG)tT,则采用先所述电能储存部和所述燃气轮机进行调峰,后采用所述燃气轮机和所述汽轮机部同时进行调峰,则
Figure BDA0003469081730000044
若PG<PT≤PG+PS,C<(PT-PG)tS,则先采用所述电能储存部和所述燃气轮机进行调峰,后采用所述燃气轮机和所述汽轮机部同时进行调峰,则
Figure BDA0003469081730000045
若PS+PG<PT≤PB+PG+PS,(PT-PG-PS)tT≤C<(PT-PG)tT,则先采用所述电能储存部和所述燃气轮机进行调峰,后采用所述电能储存部、所述燃气轮机和所述汽轮机部同时进行调峰,则
Figure BDA0003469081730000046
Figure BDA0003469081730000047
若PS+PG<PT≤PB+PG+PS,C<(PT-PG-PS)tT,则tresponse不存在,即所述可调峰发电系统无法满足在PT负荷下工作tT时间。
本发明的调峰方法,当PT>PB,PTtT满足任意值时;
若PT≤PG,则采用所述燃气轮机单独进行调峰,tresponse=tG
若PG<PT≤PB+PG,C≥(PT-PG)tT,则在所述燃气轮机启动完成后,采用所述燃气轮机和所述电能储存部同时进行调峰,tresponse=tG
若PG<PT≤PB+PG,C<(PT-PG)tT,PT≤PG+PS,则先采用所述电能储存部和所述燃气轮机进行调峰,后采用所述燃气轮机和所述汽轮机部同时进行调峰,
Figure BDA0003469081730000048
若PG<PT≤PB+PG,C<(PT-PG)tT,PG+PS<PT,C≥(PT-PG- PS)tT,则先采用所述电能储存部和所述燃气轮机进行调峰,后采用所述电能储存部、所述燃气轮机和所述汽轮机部同时进行调峰,
Figure BDA0003469081730000051
Figure BDA0003469081730000052
若PG<PT≤PB+PG,C<(PT-PG)tT,PG+PS<PT,C<(PT-PG- PS)tT,则tresponse不存在,即所述可调峰发电系统无法满足在PT负荷下工作tT时间;
若PB+PG<PT≤PG+PS,则采用所述燃气轮机和所述汽轮机部启动完成后同时进行调峰,tresponse=tG+tS
若PB+PG<PT≤PB+PG+PS,PG+PS<PT,C≥(PT-PG-PS)tT,则在所述汽轮机部启动完成后,采用所述电能储存部、所述燃气轮机和所述汽轮机部同时进行调峰,tresponse=tG+tS
若PB+PG<PT≤PB+PG+PS,PG+PS<PT,C<(PT-PG-PS)tT,则tresponse不存在,即所述可调峰发电系统无法满足在PT负荷下工作tT时间。
本发明由于采用以上技术方案,使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果:
1、本发明一实施例通过分别设置于外部电网连接的可再生能源发电装置、燃气轮机、汽轮机部和电能储存部;设置电能储存部接收可再生能源发电装置的电能并进行短时储存,并进一步设置电解水制氢装置接收可再生能源发电装置的电能并生成氢气储存至储氢装置进行长时储能;同时,电能储存部可为燃气轮机和汽轮机部提供启动所需的电能。当可再生能源发电装置无法满足外部电网的需求时,由控制部根据外部电网的需求调峰能力和需求调峰时间控制燃气轮机、汽轮机部和电能储存部协调调峰;其中,电能储存部可实现瞬时响应;燃气轮机启动时间相对快,可实现长时供电;汽轮机部启动时间相对慢,也可实现长时供电,从而可根据外部电网的需求,灵活发电调峰,且响应时间可控,解决了现有可再生能源发电难以实现灵活调峰,且调峰响应时间长的问题。
2、在本发明一实施例中,整个可调峰发电系统依托可再生能源进行发电。同时,利用了燃气轮机和汽轮机联合循环发电,提高了发电效率。
3、在本发明一实施例中,燃气轮机和汽轮机启机可只依赖于本实施例的可调峰发电系统,不需要外部提供电能和热能,稳定性好。
4、在本发明一实施例中,调峰方法可以为电网对调峰的调度提供指导: tresponse的现实意义为电网下达调峰命令PT和tT给本系统到本系统开始满足调峰需求的预留时间;在本系统各发电部件确定后,电网亦可从控制tresponse的角度,合理分配PT和tT给本实施例的可调峰发电系统,这对维护电网供电稳定性具有重要意义。
附图说明
图1为本发明的基于可再生能源发电的可调峰发电系统的示意图;
图2为本发明的调峰方法的流程图;
图3为本发明的调峰方法的一具体实例的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统及调峰方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。
参看图1,在一个实施例中,一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统,包括可再生能源发电装置、电解水制氢装置、储氢装置、燃气轮机、汽轮机部、电能储存部和控制部。
可再生能源发电装置与外部电网电连接,稳定时可直接供给外部电网,当发电功率不稳定或电网负荷低谷时则可用于给电能储存部充电和电解水制氢。电解水制氢装置与可再生能源发电装置电连接,用于利用可再生能源发电装置的电能进行电解制氢。储氢装置的输入端与电解水制氢装置的输出端相连,用于储存电解水制氢装置生成的氢气。燃气轮机的燃料输入端与储氢装置的输出端相连,用于燃烧氢气发电,燃气轮机的电能输出端与外部电网电连接。汽轮机部的电能输出端同样与外部电网电连接。
电能储存部分别与可再生能源发电装置、燃气轮机、汽轮机部和外部电网电连接,用于储存可再生能源发电装置输出的电能,并分别为燃气轮机、汽轮机部和外部电网提供所需的电能。
控制部分别与可再生能源发电装置、燃气轮机、汽轮机部和电能储存部信号连接,用于根据外部电网的需求调峰能力和需求调峰时间控制燃气轮机、汽轮机部和电能储存部协调调峰。
其中,燃气轮机的功率范围大,发电稳定,变负荷能力强,响应时间10min。汽轮机部的冷态响应时间为3h(启机过程做暖机处理时响应时间可达50min),由汽轮机部和燃气轮机构成的联合循环发电效率高于燃料电池。
本实施例通过分别设置于外部电网连接的可再生能源发电装置、燃气轮机、汽轮机部和电能储存部;设置电能储存部接收可再生能源发电装置的电能并进行短时储存,并进一步设置电解水制氢装置接收可再生能源发电装置的电能并生成氢气储存至储氢装置进行长时储能;同时,电能储存部可为燃气轮机和汽轮机部提供启动所需的电能。当可再生能源发电装置无法满足外部电网的需求时,由控制部根据外部电网的需求调峰能力和需求调峰时间控制燃气轮机、汽轮机部和电能储存部协调调峰;其中,电能储存部可实现瞬时响应;燃气轮机启动时间相对快,可实现长时供电;汽轮机部启动时间相对慢,也可实现长时供电,从而可根据外部电网的需求,灵活发电调峰,且响应时间可控,解决了现有可再生能源发电难以实现灵活调峰,且调峰响应时间长的问题。
下面对本实施例的基于可再生能源发电的可调峰发电系统的具体结构进行进一步说明:
在本实施例中,汽轮机部具体可包括余热锅炉和汽轮机。汽轮机的蒸汽输入端与余热锅炉的蒸汽输出端相连,且汽轮机的电能输出端与外部电网电连接。汽轮机利用余热锅炉输送过来的高压高温蒸汽进行发电,供给外部电网,排出的尾气经冷凝器冷凝后,送回余热锅炉,实现水循环。
进一步的,可调峰发电系统还可包括淡水储存设备。余热锅炉的水输出端与淡水储存设备的输入端连通,淡水储存设备的输出端与电解水制氢装置相连通,从而为电解水制氢装置提供所需的水。
进一步地,余热锅炉的热源输入端与燃气轮机的废热输出端相连。其中,燃气轮机的废热输出端为烟气输出端,由余热锅炉对烟气内的热量进行再利用,从而为汽轮机供应高温高压蒸汽。
在本实施例中,可调峰发电系统还可包括储热设备。该储热设备的热能输入端与余热锅炉的热能输出端相连,由余热锅炉直接为储热设备提供高品位热能,对热能进行储存。其中,储热设备的热能输出端与汽轮机相连,从而可用于为汽轮机供热暖机。
进一步地,也可从余热锅炉的排气中提取低品位热能给储热设备,对该部分热能进行储存,从而实现长时储热。
进一步的,燃气轮机的燃料输入端与储氢装置的输出端通过燃料管路相连。储热设备的热能输出端也可与燃料管路相连,用于加热输送至燃气轮机的氢气,从而提升燃气轮机的效率。
储热设备的热能输出端也可与电能储存部相连,用于提供电能储存部维持性能所需的热能,避免电能储存部在冬季温度较低时因低温造成电量损失。
在本实施例中,基于可再生能源发电的可调峰发电系统还可包括海水淡化装置。
海水单元装置的提纯水输出端与电解水制氢装置的输入端相连通。海水淡化装置的热能输入端与储热设备的热能输出端相连,为海水淡化装置供热来实现水提纯,以满足电解水水质要求。
在本实施例中,可再生能源发电装置为风能发电装置或太阳能发电装置或光伏发电装置或潮汐能发电装置。当然,在其他实施例中,可再生能源发电装置也可为其他形式的发电装置,在此不作具体限定。
在本实施例中,电能储存部可为电池,电池的响应时间为ms级。
本实施例的整个可调峰发电系统依托可再生能源进行发电。同时,利用了燃气轮机和汽轮机联合循环发电,提高了发电效率。并且燃气轮机和汽轮机启机可只依赖于本实施例的可调峰发电系统,不需要外部提供电能和热能,稳定性好。(注:燃气轮机仅第一次启机时需要外部热源供热,以维持电解水装置水温和氢气进气温度,之后可依赖的储热装置实现)
实施例二
参看图2,本实施例提供一种调峰方法,应用于上述实施例一中的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,设定外部电网的需求调峰能力为PT,燃气轮机最大功率为PG,汽轮机最大功率为PS,电池的最大发电功率为PB,电池的电量为C,外部电网的需求调峰时间为tT,燃气轮机启动需要时间为tG,汽轮机启动需要时间为tS,且汽轮机启动必须在燃气轮机启动完成后。电池启动时间为ms级,对调峰影响可忽略。系统响应时间为可调峰发电系统启动达到外部电网需求调峰功率且稳定运行tT时间段的所需时间,设为 tresponse。燃气轮机和汽轮机电机启动所需电量为QE,QE一般远小于C,本调峰方法将不讨论QE对系统调峰的影响。
本实施例的调峰方法存在以下已知关系:
PT≤PG+PS+PB
PS<PG(由燃气蒸汽循环系统特性决定)
具体调峰步骤如下:
步骤S2:获取PT和tT,并得到需求调峰发电量PTtT
步骤S3:分别比对PT与发电功率预设区间组以及PTtT与发电量预设区间组,并得到PT和PTtT分别对应的发电功率预设区间和发电量预设区间。
其中,发电功率预设区间组与PB相关。发电量预设区间组与C相关。
步骤S4:根据发电功率预设区间和发电时间所需区间得到对应的预设实施方式,预设实施方式为电池和/或燃气轮机和/或汽轮机协调调峰。
步骤S5:根据PT、PTtT和预设实施方式得到tresponse
下面对本实施例的调峰方法进行进一步说明:
在本实施例中,当PT≤PB,且PTtT≤C时,则采用电池进行调峰, tresponse=0。
进一步的,当PT≤PB,PTtT>C时,预设实施方式可分以下若干情况:
1、若PT≤PG,则先采用电池单独进行调峰,后采用燃气轮机进行调峰,则
Figure BDA0003469081730000091
2、若PT>PG,C≥(PT-PG)tT,则先采用电池进行调峰,后采用电池和燃气轮机同时进行调峰,则电池开始供电时间即为
Figure BDA0003469081730000092
Figure BDA0003469081730000093
3、若PG<PT≤PG+PS,(PT-PG)tS≤C<(PT-PG)tT,则采用先电池和燃气轮机进行调峰,后采用燃气轮机和汽轮机同时进行调峰,则电池开始供电时间即为
Figure BDA0003469081730000094
4、若PG<PT≤PG+PS,C<(PT-PG)tS,则先采用电池和燃气轮机进行调峰,后采用燃气轮机和汽轮机同时进行调峰,则电池开始供电时间即为
Figure BDA0003469081730000101
5、若PS+PG<PT≤PB+PG+PS,(PT-PG-PS)tT≤C<(PT-PG)tT,则先采用电池和燃气轮机进行调峰,后采用电池、燃气轮机和汽轮机同时进行调峰,则
Figure BDA0003469081730000102
6、若PS+PG<PT≤PB+PG+PS,C<(PT-PG-PS)tT,则tresponse不存在,即可调峰发电系统无法满足在PT负荷下工作tT时间。
进一步的,当PT>PB,PTtT满足任意值时,预设实施方式可分为以下若干情况:
1、若PT≤PG,则采用燃气轮机单独进行调峰,tresponse=tG
2、若PG<PT≤PB+PG,C≥(PT-PG)tT,则在燃气轮机启动完成后,采用燃气轮机和电池同时进行调峰,tresponse=tG
3、若PG<PT≤PB+PG,C<(PT-PG)tT,PT≤PG+PS,则先采用电池和燃气轮机进行调峰,后采用燃气轮机和汽轮机同时进行调峰,电池开始供电时间即为
Figure BDA0003469081730000103
4、若PG<PT≤PB+PG,C<(PT-PG)tT,PG+PS<PT,C≥(PT-PG- PS)tT,则先采用电池和燃气轮机进行调峰,后采用电池、燃气轮机和汽轮机同时进行调峰,电池开始供电时间即为
Figure BDA0003469081730000104
5、若PG<PT≤PB+PG,C<(PT-PG)tT,PG+PS<PT,C<(PT-PG- PS)tT,则tresponse不存在,即可调峰发电系统无法满足在PT负荷下工作tT时间。
6、若PB+PG<PT≤PG+PS,则采用燃气轮机和汽轮机启动完成后同时进行调峰,tresponse=tG+tS
7、若PB+PG<PT≤PB+PG+PS,PG+PS<PT,C≥(PT-PG-PS)tT,则在汽轮机启动完成后,采用电池、燃气轮机和汽轮机同时进行调峰,tresponse=tG+tS
8、若PB+PG<PT≤PB+PG+PS,PG+PS<PT,C<(PT-PG-PS)tT,则tresponse不存在,即可调峰发电系统无法满足在PT负荷下工作tT时间。
在其他实施例中,调峰方法还可包括步骤S1:从可再生能源发电装置的发电功率、发电品质等方面判断可再生能源发电装置的输出是否满足外部电网的调峰需求;如是,则采用可再生能源发电装置进行调峰;如否,则进行上述的步骤S2。
下面以一个具体实例对本实施例进行举例说明:
电网需要调峰能力80MW,需要调峰2h,燃气轮机功率为60MW,汽轮机为20MW,电池发电功率为80MW,容量为40MWh。燃气轮机启动时间0.2h,汽轮机启动时间2h。
本案例符合PT≤PB,PTtT>C,PG<PT≤PG+PS,C<(PT-PG)tS
则采用先电池和燃气轮机调峰,后燃气轮机-汽轮机同时调峰的方法,如图3所示,电池开始供电时间即为
Figure BDA0003469081730000111
综上,本实施例的调峰方法可以为电网对调峰的调度提供指导:tresponse的现实意义为电网下达调峰命令PT和tT给本系统到本系统开始满足调峰需求的预留时间;在本系统各发电部件确定后,电网亦可从控制tresponse的角度,合理分配PT和tT给本实施例的可调峰发电系统,这对维护电网供电稳定性具有重要意义。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化,倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (15)

1.一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统,其特征在于,包括:
可再生能源发电装置,所述可再生能源发电装置与外部电网电连接;
电解水制氢装置,所述电解水制氢装置与所述可再生能源发电装置电连接;
储氢装置,所述储氢装置的输入端与所述电解水制氢装置的输出端相连;
燃气轮机,所述燃气轮机的燃料输入端与所述储氢装置的输出端相连,所述燃气轮机的电能输出端与外部电网电连接;
汽轮机部,所述汽轮机部的电能输出端与外部电网电连接;
电能储存部,所述电能储存部分别与所述可再生能源发电装置、所述燃气轮机、所述汽轮机部和外部电网电连接,用于储存所述可再生能源发电装置输出的电能,并分别为所述燃气轮机、所述汽轮机部和外部电网提供所需的电能;
控制部,分别与所述可再生能源发电装置、所述燃气轮机、所述汽轮机部和所述电能储存部信号连接,用于根据外部电网的需求调峰能力和需求调峰时间控制所述可再生能源发电装置、所述燃气轮机、所述汽轮机部和所述电能储存部协调调峰。
2.如权利要求1所述的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,其特征在于,所述汽轮机部包括余热锅炉和汽轮机;
所述余热锅炉的热源输入端与所述燃气轮机的废热输出端相连;
所述汽轮机的蒸汽输入端与所述余热锅炉的蒸汽输出端相连,且所述汽轮机的电能输出端与外部电网电连接。
3.如权利要求2所述的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,其特征在于,还包括淡水储存设备;
所述余热锅炉的水输出端与所述淡水储存设备的输入端连通,所述淡水储存设备的输出端与所述电解水制氢装置相连通。
4.如权利要求2所述的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,其特征在于,所述燃气轮机的废热输出端为烟气输出端。
5.如权利要求2所述的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,其特征在于,还包括储热设备;
所述储热设备的热能输入端与所述余热锅炉的热能输出端相连;所述储热设备的热能输出端与所述汽轮机相连,用于为所述汽轮机供热暖机。
6.如权利要5所述的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,其特征在于,所述燃气轮机的燃料输入端与所述储氢装置的输出端通过燃料管路相连;
所述储热设备的热能输出端与所述燃料管路相连,用于加热输送至所述燃气轮机的氢气。
7.如权利要求5所述的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,其特征在于,所述储热设备的热能输出端与所述电能储存部相连,用于提供所述电能储存部维持性能所需的热能。
8.如权利要求5所述的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,其特征在于,还包括海水淡化装置;
所述海水淡化装置的热能输入端与所述储热设备的热能输出端相连,所述海水单元装置的提纯水输出端与所述电解水制氢装置的输入端相连通。
9.如权利要求5所述的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,其特征在于,所述可再生能源发电装置为风能发电装置或太阳能发电装置或光伏发电装置或潮汐能发电装置。
10.如权利要求1所述的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,其特征在于,所述电能储存部为电池。
11.一种调峰方法,其特征在于,应用于如权利要求1至10任意一项所述的基于可再生能源发电的可调峰发电系统,设定外部电网的需求调峰能力为PT,所述燃气轮机最大功率为PG,所述汽轮机部最大功率为PS,所述电能储存部的最大发电功率为PB,电能储存部的电量为C,外部电网的需求调峰时间为tT,所述燃气轮机启动需要时间为tG,所述汽轮机部启动需要时间为tS,系统响应时间为可调峰发电系统启动达到外部电网需求调峰功率且稳定运行tT时间段的所需时间,设为tresponse
具体步骤如下:
步骤S2:获取所述PT和所述tT,并得到需求调峰发电量PTtT
步骤S3:分别比对所述PT与发电功率预设区间组以及所述PTtT与发电量预设区间组,并得到所述PT和所述PTtT分别对应的发电功率预设区间和发电量预设区间;
其中,所述发电功率预设区间组与所述PB相关;所述发电量预设区间组与所述C相关;
步骤S4:根据所述发电功率预设区间和所述发电时间所需区间得到对应的预设实施方式,所述预设实施方式为所述电能储存部和/或所述燃气轮机和/或所述汽轮机部协调调峰;
步骤S5:根据所述PT、所述PTtT和所述预设实施方式得到所述tresponse
12.如权利要求11所述的调峰方法,其特征在于,还包括步骤S1:判断所述可再生能源发电装置的电能输出是否满足外部电网的调峰需求;如是,则采用所述可再生能源发电装置进行调峰;如否,则进行所述步骤S2。
13.如权利要求11所述的调峰方法,其特征在于,当PT≤PB,且PTtT≤C时;则采用所述电能储存部进行调峰,tresponse=0。
14.如权利要求11所述的调峰方法,其特征在于,当PT≤PB,PTtT>C时;
若PT≤PG,则先采用所述电能储存部单独进行调峰,后采用所述燃气轮机进行调峰,则
Figure FDA0003469081720000031
若PT>PG,C≥(PT-PG)tT,则先采用所述电能储存部进行调峰,后采用所述电能储存部和所述燃气轮机同时进行调峰,则
Figure FDA0003469081720000032
Figure FDA0003469081720000033
若PG<PT≤PG+PS,(PT-PG)tS≤C<(PT-PG)tT,则采用先所述电能储存部和所述燃气轮机进行调峰,后采用所述燃气轮机和所述汽轮机部同时进行调峰,则
Figure FDA0003469081720000034
若PG<PT≤PG+PS,C<(PT-PG)tS,则先采用所述电能储存部和所述燃气轮机进行调峰,后采用所述燃气轮机和所述汽轮机部同时进行调峰,则
Figure FDA0003469081720000035
若PS+PG<PT≤PB+PG+PS,(PT-PG-PS)tT≤C<(PT-PG)tT,则先采用所述电能储存部和所述燃气轮机进行调峰,后采用所述电能储存部、所述燃气轮机和所述汽轮机部同时进行调峰,则
Figure FDA0003469081720000036
Figure FDA0003469081720000041
若PS+PG<PT≤PB+PG+PS,C<(PT-PG-PS)tT,则tresponse不存在,即所述可调峰发电系统无法满足在PT负荷下工作tT时间。
15.如权利要求11所述的调峰方法,其特征在于,当PT>PB,PTtT满足任意值时;
若PT≤PG,则采用所述燃气轮机单独进行调峰,tresponse=tG
若PG<PT≤PB+PG,C≥(PT-PG)tT,则在所述燃气轮机启动完成后,采用所述燃气轮机和所述电能储存部同时进行调峰,tresponse=tG
若PG<PT≤PB+PG,C<(PT-PG)tT,PT≤PG+PS,则先采用所述电能储存部和所述燃气轮机进行调峰,后采用所述燃气轮机和所述汽轮机部同时进行调峰,
Figure FDA0003469081720000042
若PG<PT≤PB+PG,C<(PT-PG)tT,PG+PS<PT,C≥(PT-PG-PS)tT,则先采用所述电能储存部和所述燃气轮机进行调峰,后采用所述电能储存部、所述燃气轮机和所述汽轮机部同时进行调峰,
Figure FDA0003469081720000043
Figure FDA0003469081720000044
若PG<PT≤PB+PG,C<(PT-PG)tT,PG+PS<PT,C<(PT-PG-PS)tT,则tresponse不存在,即所述可调峰发电系统无法满足在PT负荷下工作tT时间;
若PB+PG<PT≤PG+PS,则采用所述燃气轮机和所述汽轮机部启动完成后同时进行调峰,tresponse=tG+tS
若PB+PG<PT≤PB+PG+PS,PG+PS<PT,C≥(PT-PG-PS)tT,则在所述汽轮机部启动完成后,采用所述电能储存部、所述燃气轮机和所述汽轮机部同时进行调峰,tresponse=tG+tS
若PB+PG<PT≤PB+PG+PS,PG+PS<PT,C<(PT-PG-PS)tT,则tresponse不存在,即所述可调峰发电系统无法满足在PT负荷下工作tT时间。
CN202210037657.XA 2022-01-13 2022-01-13 一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统及调峰方法 Active CN114483308B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210037657.XA CN114483308B (zh) 2022-01-13 2022-01-13 一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统及调峰方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210037657.XA CN114483308B (zh) 2022-01-13 2022-01-13 一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统及调峰方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114483308A true CN114483308A (zh) 2022-05-13
CN114483308B CN114483308B (zh) 2023-11-21

Family

ID=81511325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210037657.XA Active CN114483308B (zh) 2022-01-13 2022-01-13 一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统及调峰方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114483308B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104481617A (zh) * 2014-11-03 2015-04-01 东南大学 基于氧化还原反应的储能装置及其储能方法和发电方法
CN106285802A (zh) * 2016-09-29 2017-01-04 中国化学工程第七建设有限公司 一种发电方法及发电装置
CN108063451A (zh) * 2017-11-17 2018-05-22 国网辽宁省电力有限公司 一种提高风电接纳能力的电网多元优化调度方法
CN112510736A (zh) * 2020-11-09 2021-03-16 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 一种基于氢能的风-火耦合多能系统
CN112865086A (zh) * 2021-01-28 2021-05-28 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能系统及方法
CN113790101A (zh) * 2021-09-24 2021-12-14 中国科学院工程热物理研究所 一种氢气-电力联产系统与调峰运行方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104481617A (zh) * 2014-11-03 2015-04-01 东南大学 基于氧化还原反应的储能装置及其储能方法和发电方法
CN106285802A (zh) * 2016-09-29 2017-01-04 中国化学工程第七建设有限公司 一种发电方法及发电装置
CN108063451A (zh) * 2017-11-17 2018-05-22 国网辽宁省电力有限公司 一种提高风电接纳能力的电网多元优化调度方法
CN112510736A (zh) * 2020-11-09 2021-03-16 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 一种基于氢能的风-火耦合多能系统
CN112865086A (zh) * 2021-01-28 2021-05-28 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能系统及方法
CN113790101A (zh) * 2021-09-24 2021-12-14 中国科学院工程热物理研究所 一种氢气-电力联产系统与调峰运行方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114483308B (zh) 2023-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10340693B2 (en) Systems and methods for generating energy using a hydrogen cycle
AU2012350362B2 (en) A renewal energy power generation system
CN205356219U (zh) 一种风光气储互补的热电联产系统
CN110748465B (zh) 一种氢储能太阳能燃煤耦合灵活发电系统及运行方法
CN113446757A (zh) 基于氢能的风-火耦合冷热电联供系统
CN212725394U (zh) 一种固体氧化物燃料电池热电联供装置
CN108167076B (zh) 一种蒸汽优化利用的综合分布式能源系统
CN115717845A (zh) 一种熔盐储能提升火电机组调峰能力的方法
CN116505560A (zh) 一种弃电储能与再利用的高效循环系统
CN114483308B (zh) 一种基于可再生能源发电的可调峰发电系统及调峰方法
JP2002056880A (ja) 水電解装置−固体高分子形燃料電池系発電システム
CN208835760U (zh) 一种氨燃料电池发电调峰调频系统
CN114196968B (zh) 固体氧化物电解水制氢装置及其运行控制方法
CN114362259A (zh) 一种含固体氧化物燃料电池和储能的火电厂联合调频系统及其管控方法
WO2007021172A1 (en) System and method for integration of renewable energy and fuel cell for the production of electricity and hydrogen
DK181090B1 (en) Method and system for operating an electrical grid
WO2022254969A1 (ja) 原子力プラント及び原子力プラントの水素製造方法
CN115076671B (zh) 一种用于中小型战备及民生热源燃煤机组碳减排的工艺路线及形成的系统
WO2019014820A1 (zh) 一种电力调峰系统及其方法
DK181554B1 (en) Method and system for supporting a synchronous electrical grid
CN216141634U (zh) 一种适用于碱性电解水制氢的电解液温度控制系统
EP4280325A1 (en) Proton-conducting soec and oxygen ion-conducting sofc joint apparatus
CN118274377A (zh) 一种燃机与煤机组合的负荷调峰系统及其工作方法
CN107701329B (zh) 含可再生能源冷热电联产系统电储能装置日运行方法
CN115622113A (zh) 多元化储能的电热氢联产装置及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant