CN114512997A - 一种基于风光电能源的综合能源系统及调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于风光电能源的综合能源系统及调控方法，包括风光电能源子系统和燃气能源子系统，其中，风光电能源子系统包括风光电能源转化装置、燃料电池装置、储电装置、电制氢装置、储热装置、热化学储能装置，燃气能源子系统包括燃气发电装置和高温余热装置，风光电能源转化装置包括热能转化模块和电能转化模块，将稳定性电源和不稳定性电源互补机制，能够实现可再生能源的稳定安全消纳，从源侧解决波动和响应的难题；系统的调整更灵活，将风光电能源转化装置、储电装置、储热装置、燃气发电装置和燃料电池装置依次设置优先级，在能源供应量不足时逐级启动，实现整个系统在日内运行和跨季节运动的有序调整。

Description

一种基于风光电能源的综合能源系统及调控方法

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别是涉及一种基于风光电能源的综合能源系统及调控方法。

背景技术

随着国家能源转型和结构调整，大量的风光电投资建设，电力供应主体由传统的煤电占主导地位转型为以风光电为供应主体。在这个过程中，风光电的随机波动特点成为转型的难点。目前电网公司已经明确提出构建以新能源为主体的新型电力系统，为促进新能源机组的电量消纳，必定要限制火电机组的上网电量，但国内的部分电力系统还肩负了供热功能，能够灵活性调节电源严重不足，且随着可再生能源的大规模发展，风光电这种间歇性、不稳定的能源将在发电端和用户端大规模装机，该情景下整个电力系统的电冷热负荷平衡将难以实现。

因此，为实现国家能源的顺利转型，风光电能源的波动问题及与用户侧的电冷热负荷平衡问题亟待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，从而提供一种基于风光电能源的综合能源系统及调控方法。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于风光电能源的综合能源系统，包括风光电能源子系统和燃气能源子系统，其中，所述风光电能源子系统包括

风光电能源转化装置，包括热能转化模块和电能转化模块，所述热能转化模块用于将风光能转化为热能，所述电能转化模块用于将风光能转化为电能；

燃料电池装置，用于在所述风光电能源转化装置的电能供应量低于用户侧电能需求时，将氢能转化为电能，并产生低温余热；

储电装置，分别与所述电能转化模块和燃料电池装置连接，用于在电能供应量高于用户侧电需求量时储存电能，还用于在所述风光电能源转化装置的电能供应量低于用户侧电能需求时，对用户侧输出电能；

电制氢装置，用于在所述风光电能源转化装置的电能供应量高于用户侧电能需求，且所述储电装置已存满时将电能转化为氢能，所述电制氢装置上连接有储气装置，用于存储氢能；

储热装置，用于储存所述热能转化模块和所述燃料电池装置的多余热能；

所述燃气能源子系统包括

燃气发电装置，用于在所述风光电能源转化装置和所述储电装置的电能供应量低于用户侧的电能需求时工作，对用户侧输出电能；

高温余热装置，用于收集所述燃气发电装置产生的高温余热并至少部分提供给所述用户侧。

本发明的技术方案具有如下优点：1.将风能、太阳能结合利用，利用两者在时间变化分布式的互补性，减轻整体风光电能源子系统的不稳定性；2.将输入的风光能分别转化为热能和电能，以满足用户侧对电冷热的需求，且，还可通过储电装置和储热装置存储多余的热能和电能，作为用户侧电冷热需求高峰期的补充，储电装置和储热装置的存储时间较短，调节较为灵活，适用于日内运行调节，即在用能低谷期储热储电，在用能高峰期放热放电；3.本申请还在系统中加入电制氢装置和燃料电池装置，在用户侧电需求较低，而电能转化模块的电能供应量较高时，先将储电装置充满，满足日内调节，再利用多余电能通过电制氢装置，将电能转化为氢能，存储在储氢装置，可长期储存，使整个系统可实现长时间、跨季节的能量调节；同时，燃料电池装置的发电量较高，较为稳定，可以作为风光电能源转化装置中的电能转化模块的补充；4.本发明的系统还增加了燃气能源子系统，在在所述风光电能源转化装置和所述储电装置的电能供应量低于用户侧的电能需求时工作，对用户侧输出电能，同时还可利用燃气能源子系统的高温余热，将其作为风光电能源子系统的热能补充；5.本发明的系统能够产生低温热能、中温热能和高温热能，满足用户侧不同等级的冷热能需求，实现热能梯级利用。

优选地，所述风光电能源子系统还包括热化学储能装置，用于在所述风光电能源子系统的热能供应量高于用户侧冷热需求时将热能转化为化学能；热能来源包括所述热能转化模块的多余热能、所述燃料电池装置的多余低温余热，以及所述高温余热装置的多余高温余热；

所述热化学储能装置还用于对用户侧输出冷热供应量。

本发明的系统中设置了热化学储能装置，将热能转化为化学能，从而实现热能的跨季节储存和利用，热化学储能装置能够是将太阳能和风能转化为长时间调节的中温热能的媒介，也是将燃料电池装置的低温热能和中温热能以及燃气发电装置的高温余热的汇集转化的媒介，在用户侧电能需求量较低时，可将更多的风光能转化为热能，进而利用热化学储能装置长期存储，实现风光能的100%消纳；而在用户侧电能需求量较高，需要启动燃气发电装置和燃料电池装置时，用户侧冷热能需求可能不高，则可利用热化学储能装置储存燃料电池装置的低温热能和燃气发电装置的高温余热，提升燃料电池装置的低温热能的品阶，提升低温热能的能源利用率。

优选地，所述高温余热装置包括升温式热泵单元和熔盐蓄热单元，所述热能转化模块和与所述升温式热泵单元连接，所述升温式热泵单元与所述用户侧连接；所述熔盐蓄热单元与所述电能转化模块连接。

本发明的系统中，有些时候难以避免需启动燃气发电装置，为避免燃气发电装置产生的高温余热浪费，高温余热装置包括升温式热泵单元和熔盐蓄热单元，升温式热泵单元可将热能转化模块的中温热能转化为高温热能，满足用户侧对高温蒸汽这类的高品级热能的需求，其中的热能来源可以是燃气发电装置产生的高温余热，也可以是熔盐蓄热单元中储存并释放的高温热能；而熔盐蓄热单元可将高温热能长时间存储，实现热能的长时间、跨季节调整，同时，熔盐蓄热单元还可利用电能加热产生高温蒸汽，是电能和热能的转化媒介，可用来平衡用户侧对电能和冷热能的不同需求。

优选地，所述燃气发电装置包括内部输送管道和外部可燃气体输送管道，所述燃气发电装置通过所述内部输送管道与所述储气装置连接。

本发明的系统还可利用风光电能源子系统内风光能转化的氢能进行燃气发电，将不稳定的风光能转化为稳定的、可长期储存的氢能，并在风光能不足时，利用燃气发电装置进行电能补充，实现风光能的系统内循环，且燃气发电装置可与燃料电池装置互补，在燃料电池装置的启动阶段，快速提供电能，而在燃料电池装置完全启动后，减少发电量，由发电效率更高的燃料电池装置提供电能，从而既能满足用户侧的电能负荷，又能提高能源利用率。

优选地，所述热能转化模块包括风能制热单元和太阳能集热单元；

所述电能转化模块包括风力发电单元和太阳能发电单元，所述太阳能发电单元为光伏发电单元或光热发电单元。

为实现上述目的，本发明还采用了如下技术方案：

一种基于风光电能源的综合能源系统的调控方法，采用上述的基于风光电能源的综合能源系统，包括如下步骤：

电量供应步骤：通过电能转化模块用于将风光能转化为电能，当所述电能转化模块的电能供应量低于用户侧电能需求量时，优先通过所述储电装置对用户侧输出电能；仍不足，则通过所述燃气发电装置对用户侧输出电能，同时启动所述燃料电池装置，直至满足用户侧电能需求；在调峰调频阶段，优先使用所述储电装置调峰，不足部分由所述燃气发电装置补充；

当电能转化模块的电能供应量高于用户侧电能需求量时，利用所述储电装置存储电能，当所述燃气发电装置和/或所述燃料电池装置工作后，系统总电能供应量高于用户侧电能需求量，则利用所述储电装置存储电能；当所述储电装置存满后，利用所述电制氢装置将电能转化为氢能，氢能存储在所述储气装置中；

冷热能供应步骤：通过热能转化模块将风光能转化为热能，当所述热能转化模块的冷热能供应量低于用户侧冷热能需求量时，优先通过所述储热装置对用户侧提供冷热能供应量，仍不足，则通过将多余电能转化为冷热能；

当热能转化模块的冷热能供应量高于用户侧冷热能需求量时，利用所述储热装置存储热能；当所述燃气发电装置和/或所述燃料电池装置工作后，利用所述储热装置存储热能；

在所述冷热能供应步骤中，通过所述热能转化模块对用户侧输出中温热能，通过所述燃料电池装置的低温余热和所述储热装置对用户侧输出低温热能，通过所述高温余热装置对用户侧输出高温热能。

基于上述方法，本发明的技术方案具有如下优点：1.将稳定性电源（风光能转化电能）和不稳定性电源（燃料电池装置、储电装置和燃气发电装置）互补机制，能够实现可再生能源的稳定安全消纳，从源侧解决波动和响应的难题；2.系统的调整更灵活，风光能作为系统的主要能量来源，结合用户侧的负荷特征，将风光电能源转化装置、储电装置、储热装置、燃气发电装置和燃料电池装置依次设置优先级，在能源供应量不足时逐级启动，实现整个系统在日内运行和跨季节运动的有序调整。

优选地，所述燃气发电装置包括内部输送管道和外部可燃气体输送管道，所述燃气发电装置通过所述内部输送管道与所述储气装置连接；

所述电量供应步骤中，在所述燃料电池装置启动初期，通过所述内部输送管道将所述储气装置中的富氢燃气输送至所述燃气发电装置，在所述燃料电池装置完全启动后，在保证用户侧电需求的前提下，逐步减少所述燃气发电装置的发电量。

本发明的方法使燃料电池装置与燃气发电装置互相配合，取长补短，充分利用系统内风光能转化的氢能，实现快速调节和高能源利用率。

优选地，所述风光电能源子系统还包括热化学储能装置，

所述冷热能供应步骤中，当所述风光电能源子系统的热能供应量高于用户侧冷热需求时，通过所述热化学储能装置将热能转化为化学能，热能来源包括所述热能转化模块的多余热能、所述燃料电池装置的多余低温余热，以及所述高温余热装置的多余高温余热；

当所述热能转化模块和所述储热装置的冷热能供应量低于用户侧冷热需求时，所述热化学储能装置对用户侧输出冷热供应量；所述热化学储能装置对用户侧输出的热能为中温热能。

本发明的方法不仅利用热化学储能装置汇集转化不同品级的余热资源，还将其转化为化学能，实现长期存储和系统风光能的跨季节调节；同时，将热化学储能装置与热能转化模块的多余热能、所述燃料电池装置的多余低温余热，以及所述高温余热装置的多余高温余热结合，实现热能的梯级利用，满足用户需求，进一步提高了能源利用率。

优选地，所述高温余热装置包括熔盐蓄热单元，

所述冷热能供应步骤中，当所述风光电能源子系统的冷热能供应量高于用户侧冷热需求时，优先使用所述熔盐蓄热单元存储高温热能，而后利用所述热化学储能装置存储中温热能，再而后利用所述储热装置存储低温热能；

当所述热能转化模块的冷热能供应量低于用户侧冷热需求时，优先使用所述储热装置提供冷热能供应量，而后利用所述热化学储能装置提供冷热能供应量，再而后利用所述熔盐蓄热单元提供冷热能供应量。

本发明的方法不仅利用熔盐蓄热单元将高温热能长时间存储，实现热能的长时间、跨季节调整，还将不同类型的储热方式设置优先级，优先存储高温热能，优先利用低温热能，从而使热能的存储率和利用率更高。

优选地，所述高温余热装置包括升温式热泵单元，所述熔盐蓄热单元与所述升温式热泵单元连接，所述热能转化模块和与所述升温式热泵单元连接，所述升温式热泵单元与所述用户侧连接，所述熔盐蓄热单元与所述电能转化模块连接；

所述冷热能供应步骤中，当用户侧需要高温热能时，将所述热能转化模块中温热能经所述升温式热泵单元提升至高温热能，所述升温式热泵单元的热量来源为所述熔盐蓄热单元；或者，

当用户侧电能需求量低于所述电能转化模块的电能供应量，所述燃气发电装置不工作，同时用户侧对高温热能有需求量，则利用所述电能转化模块的电能从所述熔盐蓄热单元中释放高温热能。

基于本发明的调控方法，升温式热泵单元可将热能转化模块的中温热能转化为高温热能，满足用户侧对高温蒸汽这类的高品级热能的需求；还通过熔盐蓄热单元实现电能和热能的转化，平衡用户侧对电能和冷热能的不同需求。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

上述技术方案中所提供的系统及调控方法，实现了大规模可再生能源的高效消纳，在风光能波动的情况下，利用燃料电池装置、储电装置、电制氢装置、储热装置以及燃气能源子系统等的调控，实现可再生能源的100%消纳，在满足用户侧用能的前提下，降低系统碳排放；利用储电装置、储热装置的短期存储和快速调节，满足用户侧能量需求的日内变化特征，不足部分由燃料电池装置和燃气能源子系统补充，同时，利用电制氢装置、储氢装置与燃料电池装置和燃气能源子系统的配合，实现风光能的跨季节调控，满足用户侧能源需求的季节变化特征，还可实现风光能的内部能量循环，降低对外部燃气或市电网的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的基于风光电能源的综合能源系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、风光电能源子系统；2、燃气能源子系统；3、用户侧；

10、风光电能源转化装置；11、热能转化模块；111、风能制热单元；112、太阳能集热单元；12、电能转化模块；121、风力发电单元；122、太阳能发电单元；

20、燃料电池装置；

30、储电装置；

40、电制氢装置；

50、储气装置；

60、储热装置；

70、热化学储能装置；

80、燃气发电装置；81、内部输送管道；82、外部可燃气体输送管道；

90、高温余热装置；91、升温式热泵单元；92、熔盐蓄热单元。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例的基于风光电能源的综合能源系统，包括风光电能源子系统1和燃气能源子系统2，其中，风光电能源子系统1将风能和太阳能结合，风能和太阳能均为可利用的可再生能源，都具有不稳定的特点，但两者的变化趋势基本相反，一般来说，在白天太阳光较强时，风较小，风能较弱，在晚上，光线较弱，太阳能较少时，风较大，风能较强；在夏季太阳光强度大而风小，在冬季，太阳光强度弱而风大，在时间变化分布式上有很强的互补性，因此两者结合可以弥补一些不稳定。

具体的，风光电能源转化装置10，包括热能转化模块11和电能转化模块12，热能转化模块11用于将风光能转化为热能，电能转化模块12用于将风光能转化为电能；基于风能和太阳能，热能转化模块11包括风能制热单元111和太阳能集热单元112；电能转化模块12包括风力发电单元121和太阳能发电单元122，太阳能发电单元122为光伏发电单元或光热发电单元。

其中，风力发电装置、风能制热单元111、光伏发电单元、光热发电单元和太阳能集热单元112均为现有技术，风能制热单元111可以为复叠式热泵循环装置、单级压缩热泵或机械储能直驱式风能热泵装置等相关技术。风能带动变速箱及低级压缩机工作，将低温制冷剂变成中温中压的过热气体，完成一个低级压缩循环，而后再进行高级压缩循环，获得高温高压的过热高温制冷剂。相关研究表明，中小型风能发电系统的发电效率为15% ～20%，国内外光伏发电的最高效率约为25%，风力发电和光伏发电的电储能装置储存时间短，使用寿命短，且有较高的储存风险和储存成本，而风能制热装置的效率最低可达 40% ，最高效率可超过70%，太阳能集热装置的效率最低可达45%（平板式），最高效率可超过90%（真空管）。

在一些对电能需求量较低、冷热能需求量较高的地区，相对于单一风光能发电系统中的低热能转化率，本发明实施例的系统通过风能制热单元111和太阳能制热单元将风能和太阳能转化为热能可提高风能和太阳能的利用率。

基于此，如附图1所示，本发明实施例的基于风光电能源的综合能源系统，包括风光电能源子系统1和燃气能源子系统2，其中，风光电能源子系统1包括风光电能源转化装置10、燃料电池装置20、储电装置30、电制氢装置40、储热装置60、热化学储能装置70，燃气能源子系统2包括燃气发电装置80和高温余热装置90，风光电能源转化装置10包括热能转化模块11和电能转化模块12，高温余热装置90包括升温式热泵单元91和熔盐蓄热单元92，燃气发电装置80包括内部输送管道81和外部可燃气体输送管道82。

本发明实施例中，风光电能源转化装置10的热能转化模块11和电能转化模块12是系统的主要能量来源，燃料电池装置20、储电装置30、电制氢装置40、储热装置60、热化学储能装置70以及燃气发电装置80、升温式热泵单元91和熔盐蓄热单元92均为系统的调控装置，储气装置50可为至少一个压缩储氢罐，储电装置30可为若干蓄电池，储热装置60可为储热水罐和储冷水罐等常规蓄热设备。同时，本发明实施例的系统包括热化学储能装置70，同时采用热化学储能装置和储气装置将风光能转化分别为化学能和氢能，实现长时间、跨季节的储存和利用。本发明实施例的热化学储能装置70可以分为浓度差热储存、化学吸附热储存以及化学反应热储存三类，具体的，（1）.浓度差热储存：浓度差热储存是由于酸碱盐类水溶液的浓度变化时，利用物理化学势的差别，即浓度差能量或浓度能量的存在，对系统中不同品阶的热能进行统一回收、储存和利用；（2）.化学吸附热储存：吸附热储存是利用吸附剂与吸附质在解吸/吸附过程中伴随有大量的热能吸收/释放进行能量的储存与释放的，主要包括以水为吸附质的水合盐体系和以氨为吸附质的氨络合物体系；（3）.化学反应热储存：化学反应热储存是利用可逆化学反应中分子键的破坏与重组实现热能的存储与释放，其储热量由化学反应的程度、储热材料的质量和化学反应热所决定。热化学储能技术成熟，安全性高，成本低，利用方式简单，简单的换热器就能实现，且热化学储能装置后续可释放300-900℃的中高温热能，利用方式和利用率均较高，相比于其他专利中单一的将风光能转化为氢能长期存储的方式，本发明实施例的多种方式结合的风光能转化储存方法更安全，更稳定，能源利用率更高。

燃料电池装置20和燃气发电装置80均为现有技术，其中燃料电池装置20与电制氢装置40之间设有常规的富氢燃气处理设备，使电制氢装置40生产的氢气符合燃料电池装置20的使用要求，具体在此不再赘述。

升温式热泵单元91是利用小部分驱动能源，将中温余热提升至高温余热，扩大了余热的利用区间，实现热能的高附加值利用，比如第一类吸收式热泵和第二类吸收式热泵。熔盐蓄热单元92具有蓄热密度高、供热工况稳定可调、锅炉房占地面积小、零排放、零污染、使用寿命长等优点，可以为用户侧提供水蒸气、热空气或其他高温液体和蒸汽，也可实现长时间、跨季节的储存和利用。

而用户侧3的负荷特征主要有季节性特征和日内变化特征，冬季和夏季用能需要量高，春节和秋季用能量低，日内一般有高峰期、低谷期和平段期。下面将针对用户侧3负荷的不同阶段对本发明实施例的系统的调控方法进行说明。

系统在日内运行时，针对用电高峰期及平段期，优先通过电能转化模块12用于将风光能转化为电能，当电能转化模块12的电能供应量低于用户侧3电能需求量时，优先通过储电装置30对用户侧3输出电能；仍不足，则通过燃气发电装置80对用户侧3输出电能，同时启动燃料电池装置20，直至满足用户侧3电能需求；具体的，在燃料电池装置20启动初期，通过内部输送管道81将储气装置50中的富氢燃气输送至燃气发电装置80，在燃料电池装置20完全启动后，在保证用户侧3电需求的前提下，逐步减少燃气发电装置80的发电量，燃料电池装置20具有发电效率高、噪声小，辅助系统简单，更适合小型分布式的热电联产，相比燃气发电装置的40%左右的发电效率，燃料电池装置20具有60%左右的发电效率。

在用电低谷期及平段期，优先通过电能转化模块12用于将风光能转化为电能，当电能转化模块12的电能供应量高于用户侧3电能需求量时，利用储电装置30存储电能，当燃气发电装置80和/或燃料电池装置20工作后，系统总电能供应量高于用户侧3电能需求量，则利用储电装置30存储电能；当储电装置30存满后，利用电制氢装置40将电能转化为氢能，氢能存储在储气装置50中，氢能后续可用于燃料电池装置20和燃气发电装置80发电。

在调峰调频阶段，优先使用储电装置30调峰，不足部分由燃气发电装置80补充，燃气发电装置80可以快速启动（小时尺度）为调峰调频进行有效支撑，充分利用储电装置30和燃气发电装置80的高灵活性。

针对用冷热高峰期及平段期，结合当前的用电需求，控制热能转化模块11将风光能转化为热能，当热能转化模块11的冷热能供应量低于用户侧3冷热能需求量时，优先通过储热装置60对用户侧3提供冷热能供应量，而后通过热化学储能装置70对用户侧3提供冷热能供应量，再通过熔盐蓄热单元92对用户侧3提供冷热能供应量，实现不同品级的热能的梯级利用，若仍不足，则通过将多余电能转化为冷热能；多余电能可为电能转化模块12或储电装置30中的电能。

在用冷热低谷期，结合当前的用电需求，优先控制热能转化模块11将风光能转化为热能，当风光电能源子系统1的冷热能供应量高于用户侧3冷热需求时，优先使用熔盐蓄热单元92存储高温热能，而后利用热化学储能装置70存储中温热能，再而后利用储热装置60存储低温热能。

熔盐蓄热单元92和热化学储能装置70能够实现热能的长时间、跨季节储存和利用，还可实现热能的梯级储存，将不同类型的储热方式设置优先级，优先存储高温热能，优先利用低温热能，从而使热能的存储率和利用率更高。熔盐蓄热单元92也可以利用电能加热产生蒸汽，是电能和热能的转换媒介，热化学储能是太阳能和风能转化为长时间调节的中温热能的媒介，也是燃料电池装置20的低温热能和风光能转化的中温热能、熔盐蓄热单元92的高温热能的汇集转化的媒介。

另外，本发明实施例的系统还包括升温式热泵单元91，熔盐蓄热单元92与升温式热泵单元91连接，热能转化模块11和与升温式热泵单元91连接，升温式热泵单元91与用户侧3连接，熔盐蓄热单元92与电能转化模块12连接；冷热能供应步骤中，当用户侧3需要高温热能时，将热能转化模块11中温热能经升温式热泵单元91提升至高温热能，升温式热泵单元91的热量来源为熔盐蓄热单元92；或者，

当用户侧3电能需求量低于电能转化模块12的电能供应量，燃气发电装置80不工作，同时用户侧3对高温热能有需求量，则利用电能转化模块12的电能从熔盐蓄热单元92中释放高温热能。

基于本发明的调控方法，升温式热泵单元91可将热能转化模块11的中温热能转化为高温热能，满足用户侧3对高温蒸汽这类的高品级热能的需求；还通过熔盐蓄热单元92实现电能和热能的转化，平衡用户侧3对电能和冷热能的不同需求。

基于本发明实施例的系统及调控方法，能够利用风光能的互补机制，还能实现稳定性电源和不稳定性电源互补，并基于用户侧3的负荷特征灵活调整系统的能量供给，不仅能够满足日内运行调控，还可实现跨季节调控，氢能和热化学储能能够实现跨季节的能量储存和调节，在用能低谷季节，利用氢能储存装置将富余的可再生能源以氢能形式储存，在用能高峰季节，以电能和热能形式释放，达到电能跨季节移峰填谷效果。在用能低谷季节，利用热化学储热装置60将富余的热能以热化学能形式储存，在用能高峰季节，以热能形式释放，达到热能跨季节移峰填谷效果；并且，实现多种能源互补转化，包括制氢装置和燃料电池实现氢能和电能、热能转化；利用熔盐蓄热装置实现电能和蒸汽热能的互补转化，燃气发电装置80实现氢能和电能、热能转化；还利用热化学储能装置70实现热能的梯次利用。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于风光电能源的综合能源系统，其特征在于，包括风光电能源子系统和燃气能源子系统，其中，所述风光电能源子系统包括

风光电能源转化装置，包括热能转化模块和电能转化模块，所述热能转化模块用于将风光能转化为热能，所述电能转化模块用于将风光能转化为电能；

燃料电池装置，用于在所述风光电能源转化装置的电能供应量低于用户侧电能需求时，将氢能转化为电能，并产生低温余热；

储电装置，分别与所述电能转化模块和燃料电池装置连接，用于在电能供应量高于用户侧电需求量时储存电能，还用于在所述风光电能源转化装置的电能供应量低于用户侧电能需求时，对用户侧输出电能；

电制氢装置，用于在所述风光电能源转化装置的电能供应量高于用户侧电能需求，且所述储电装置已存满时将电能转化为氢能，所述电制氢装置上连接有储气装置，用于存储氢能；

储热装置，用于储存所述热能转化模块和所述燃料电池装置的多余热能；

所述燃气能源子系统包括

燃气发电装置，用于在所述风光电能源转化装置和所述储电装置的电能供应量低于用户侧的电能需求时工作，对用户侧输出电能；

高温余热装置，用于收集所述燃气发电装置产生的高温余热并至少部分提供给所述用户侧。

2.根据权利要求1所述的基于风光电能源的综合能源系统，其特征在于，

所述风光电能源子系统还包括热化学储能装置，用于在所述风光电能源子系统的热能供应量高于用户侧冷热需求时将热能转化为化学能；热能来源包括所述热能转化模块的多余热能、所述燃料电池装置的多余低温余热，以及所述高温余热装置的多余高温余热；

所述热化学储能装置还用于对用户侧输出冷热供应量。

3.根据权利要求2所述的基于风光电能源的综合能源系统，其特征在于，

所述高温余热装置包括升温式热泵单元和熔盐蓄热单元，所述热能转化模块和与所述升温式热泵单元连接，所述升温式热泵单元与所述用户侧连接；所述熔盐蓄热单元与所述电能转化模块连接。

4.根据权利要求1所述的基于风光电能源的综合能源系统，其特征在于，所述燃气发电装置包括内部输送管道和外部可燃气体输送管道，所述燃气发电装置通过所述内部输送管道与所述储气装置连接。

5.根据权利要求1所述的基于风光电能源的综合能源系统，其特征在于，

所述热能转化模块包括风能制热单元和太阳能集热单元；

所述电能转化模块包括风力发电单元和太阳能发电单元，所述太阳能发电单元为光伏发电单元或光热发电单元。

6.一种基于风光电能源的综合能源系统的调控方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的基于风光电能源的综合能源系统，包括如下步骤：

电量供应步骤：通过电能转化模块用于将风光能转化为电能，当所述电能转化模块的电能供应量低于用户侧电能需求量时，优先通过所述储电装置对用户侧输出电能；仍不足，则通过所述燃气发电装置对用户侧输出电能，同时启动所述燃料电池装置，直至满足用户侧电能需求；在调峰调频阶段，优先使用所述储电装置调峰，不足部分由所述燃气发电装置补充；

当电能转化模块的电能供应量高于用户侧电能需求量时，利用所述储电装置存储电能，当所述燃气发电装置和/或所述燃料电池装置工作后，系统总电能供应量高于用户侧电能需求量，则利用所述储电装置存储电能；当所述储电装置存满后，利用所述电制氢装置将电能转化为氢能，氢能存储在所述储气装置中；

冷热能供应步骤：通过热能转化模块将风光能转化为热能，当所述热能转化模块的冷热能供应量低于用户侧冷热能需求量时，优先通过所述储热装置对用户侧提供冷热能供应量，仍不足，则通过将多余电能转化为冷热能；

当热能转化模块的冷热能供应量高于用户侧冷热能需求量时，利用所述储热装置存储热能；当所述燃气发电装置和/或所述燃料电池装置工作后，利用所述储热装置存储热能；

在所述冷热能供应步骤中，通过所述热能转化模块对用户侧输出中温热能，通过所述燃料电池装置的低温余热和所述储热装置对用户侧输出低温热能，通过所述高温余热装置对用户侧输出高温热能。

7.根据权利要求6所述的基于风光电能源的综合能源系统的调控方法，其特征在于，所述燃气发电装置包括内部输送管道和外部可燃气体输送管道，所述燃气发电装置通过所述内部输送管道与所述储气装置连接；

所述电量供应步骤中，在所述燃料电池装置启动初期，通过所述内部输送管道将所述储气装置中的富氢燃气输送至所述燃气发电装置，在所述燃料电池装置完全启动后，在保证用户侧电需求的前提下，逐步减少所述燃气发电装置的发电量。

8.根据权利要求6所述的基于风光电能源的综合能源系统的调控方法，其特征在于，

所述风光电能源子系统还包括热化学储能装置，

所述冷热能供应步骤中，当所述风光电能源子系统的热能供应量高于用户侧冷热需求时，通过所述热化学储能装置将热能转化为化学能，热能来源包括所述热能转化模块的多余热能、所述燃料电池装置的多余低温余热，以及所述高温余热装置的多余高温余热；

当所述热能转化模块和所述储热装置的冷热能供应量低于用户侧冷热需求时，所述热化学储能装置对用户侧输出冷热供应量；所述热化学储能装置对用户侧输出的热能为中温热能。

9.根据权利要求8所述的基于风光电能源的综合能源系统的调控方法，其特征在于，

所述高温余热装置包括熔盐蓄热单元，

所述冷热能供应步骤中，当所述风光电能源子系统的冷热能供应量高于用户侧冷热需求时，优先使用所述熔盐蓄热单元存储高温热能，而后利用所述热化学储能装置存储中温热能，再而后利用所述储热装置存储低温热能；

当所述热能转化模块的冷热能供应量低于用户侧冷热需求时，优先使用所述储热装置提供冷热能供应量，而后利用所述热化学储能装置提供冷热能供应量，再而后利用所述熔盐蓄热单元提供冷热能供应量。

10.根据权利要求9所述的基于风光电能源的综合能源系统的调控方法，其特征在于，

所述高温余热装置包括升温式热泵单元，所述熔盐蓄热单元与所述升温式热泵单元连接，所述热能转化模块和与所述升温式热泵单元连接，所述升温式热泵单元与所述用户侧连接，所述熔盐蓄热单元与所述电能转化模块连接；

所述冷热能供应步骤中，当用户侧需要高温热能时，将所述热能转化模块中温热能经所述升温式热泵单元提升至高温热能，所述升温式热泵单元的热量来源为所述熔盐蓄热单元；或者，

当用户侧电能需求量低于所述电能转化模块的电能供应量，所述燃气发电装置不工作，同时用户侧对高温热能有需求量，则利用所述电能转化模块的电能从所述熔盐蓄热单元中释放高温热能。

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