CN117569973A - 一种提高可再生能源供能可靠性的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可再生能源技术领域，公开了一种提高可再生能源供能可靠性的系统及方法。该提高可再生能源供能可靠性的系统，包括光伏光热一体化与风机，所述光伏光热一体化与风机电性连接有储能电池与电解槽，所述光伏光热一体化与风机、储能电池、电解槽之间分别电性连接有第一开关与第二开关，所述电解槽连接有压缩机，所述压缩机连接有储氢罐，所述储氢罐连接有氢气纯化设备，所述氢气纯化设备连接有掺氢燃气轮机，所述掺氢燃气轮机连接有余热锅炉。本发明通过利用制氢及掺氢燃机可以频繁启停且不影响寿命的特性，有效解决可再生能源不稳定性及间歇性问题，达到90％以上满足保证电量的可利用率。
Description
技术领域
本发明涉及可再生能源技术领域，具体为一种提高可再生能源供能可靠性的系统及方法。
背景技术
大型风电光伏基地建设，是实现碳达峰、碳中和目标的关键支撑。然而，风力、光伏发电具有间歇性与波动性，电网难以承受。大型风光能源基地弃风弃光、投资浪费等现象严重。氢能具有高能量密度、可储存运输和环保无污染的特点，大力发展风光能源绿电制氢及氢能多途径高效利用已成为提高可再生能源消纳比例的关键技术之一。利用可再生能源大规模制氢，将电能直接转化为氢能进行存储，提高新能源消纳比例，同时可以将氢能再转化为冷热电等多种能源，提高可再生能源的供能可靠性。
本发明提出了一种提高可再生能源供能可靠性的系统及方法，利用可再生能源制氢、掺氢燃机及储能电池实现了可再生能源高效利用，解决了有效解决可再生能源不稳定性及间歇性问题，达到90％以上满足保证电量的可利用率。太阳能光伏光热一体化装置在提高光伏板发电效率的前提下将低温热源结合余热锅炉、溴化锂机组进行供热制冷，降低了供热供冷成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高可再生能源供能可靠性的系统及方法，解决了上述背景技术提到的可再生能源不稳定性及间歇性问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种提高可再生能源供能可靠性的系统，包括光伏光热一体化与风机，所述光伏光热一体化与风机电性连接有储能电池与电解槽，所述光伏光热一体化与风机、储能电池、电解槽之间分别电性连接有第一开关与第二开关，所述电解槽连接有压缩机，所述压缩机连接有储氢罐，所述储氢罐连接有氢气纯化设备，所述氢气纯化设备连接有掺氢燃气轮机，所述掺氢燃气轮机连接有余热锅炉，所述余热锅炉通过第一截止阀连接有第二换热器，所述第二换热器连接有用户热负荷，所述第二换热器连接有第一换热器，所述余热锅炉连接有溴化锂机组，所述余热锅炉与溴化锂机组之间设置有第二截止阀，所述溴化锂机组连接有第三换热器，第三换热器连接有用户冷负荷，掺氢燃气轮机以及储能电池连接有用户电负荷。
优选的，所述用户热负荷是指用户需要摄入和排出的热量数量，用以满足空调、供暖和其他热能需求。
优选的，所述用户电负荷是指用户需要消耗的电能数量，用于满足电力供应的需求。
优选的，所述用户冷负荷是指用户需要摄入和移除的冷量数量，用于满足空调和制冷设备的需求。
优选的，所述光伏光热一体化和风机为系统提供电力来源，并且将其转换的电能传输到储能电池中进行储存，并且多余的电力会传输至电解槽内进行电解水制氢。
优选的，所述第一换热器与光伏光热一体化相连。
一种提高可再生能源供能可靠性的系统的方法，包括以下步骤：
S1.光伏光热风能发电，通过光伏光热一体化与风机来为系统提供电力来源，以及通过储能电池进行电力储存；
S2.氢气发电，氢气输送进氢气纯化设备进行纯化，随后将纯化后的氢气输送进掺氢燃气轮机内进行发电；
S3.氢气发电余热供热，将掺氢燃气轮机运行产生的烟气等余热资源输入余热锅炉；
S4.溴化锂机组制冷，余热锅炉的热量输入溴化锂机组进行制冷。
优选的，所述步骤S1中，当储能电池充满电后，断开第一开关，随后闭合第二开关，此时能够将光热一体化与风机发电的多余电力输入电解槽进行电解水制氢。
优选的，所述步骤S1中，光伏光热一体化的热量传输到第一换热器内，为第一换热器提供高温热源，同时被换热后的低温水重新回流进光伏光热一体化内，为光伏板进行降温。
优选的，所述步骤S2中，储氢罐中的氢气输送进氢气纯化设备进行纯化，将纯化后的氢气输送进掺氢燃气轮机内进行发电。
本发明提供了一种提高可再生能源供能可靠性的系统及方法。具备以下
有益效果：
(1)、该提高可再生能源供能可靠性的系统及方法在使用时，通过利用制氢及掺氢燃机可以频繁启停且不影响寿命的特性，有效解决可再生能源不稳定性及间歇性问题，达到90％以上满足保证电量的可利用率。
(2)、该提高可再生能源供能可靠性的系统及方法在使用时，能够将太阳能电池板产生的热量及时散发出去，避免了过热对电池板的影响，从而保证了太阳能电池板的稳定运行和高效的发电效率。
(3)、该提高可再生能源供能可靠性的系统及方法在使用时，通过利用光伏余热和掺氢燃机余热，结合余热锅炉进行供热供冷，实现了新能源的就地消纳和能量的梯级利用，这种综合利用方式不仅提高了系统能效，而且降低了环境污染，为可持续发展做出了积极贡献。
(4)、该提高可再生能源供能可靠性的系统及方法在使用时，通过系统配置的储能电池，利用储能电池毫秒级响应特性保证了系统不间断供电。
附图说明
图1为本发明系统示意图；
图2为本发明流程示意图；
图3为本发明S1流程示意图；
图4为本发明S2流程示意图；
图5为本发明S3流程示意图。
图中：1、光伏光热一体化；2、风机；3、第一开关；4、储能电池；5、第二开关；6、电解槽；7、压缩机；8、储氢罐；9、氢气纯化设备；10、掺氢燃气轮机；11、第一换热器；12、余热锅炉；13、第一截止阀；14、第二换热器；15用户热负荷；16、第二截止阀；17、溴化锂机组；18、第三换热器；19、用户冷负荷；20、用户电负荷。
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。
请参阅图1-图5，本发明提供一种提高可再生能源供能可靠性的系统，包括光伏光热一体化1与风机2，光伏光热一体化1指的是将光伏PV电池与太阳能热水系统相结合的技术，用来同时产生电力和热能，风机2是一种利用风能转换为电能的可再生能源技术，它通过安装在风力发电机上的风轮转动，驱动发电机产生电能，光伏光热一体化1与风机2电性连接有储能电池4与电解槽6，通过光伏光热一体化1和风机2为系统提供电力来源，并且将其转换的电能传输到储能电池4中进行储存，并且多余的电力会传输至电解槽6内进行电解水制氢，光伏光热一体化1与风机2、储能电池4、电解槽6之间分别电性连接有第一开关3与第二开关5，第一开关3与第二开关5控制着电力的传输闭合。
电解槽6连接有压缩机7，压缩机是一种用于将气体压缩的设备，它可以将气体体积缩小，增加气体的压力和密度，压缩机7连接有储氢罐8，储氢罐8用来存储氢气，储氢罐8连接有氢气纯化设备9，氢气纯化设备9是一种用于去除氢气中杂质和提高氢气纯度的设备，可以根据具体的应用场景使用纯化设备来满足特定的纯度要求，氢气纯化设备9连接有掺氢燃气轮机10，掺氢燃气轮机10是指在传统燃气轮机中添加氢气作为燃料的一种技术，通过将氢气与天然气或其他燃料混合燃烧，可以实现降低碳排放、减少尾气污染和提高能源效率的目标，同时通过燃气轮机将燃烧产生的高温高压气体转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，掺氢燃气轮机10连接有余热锅炉12，余热锅炉12通过第一截止阀13连接有第二换热器14，第二换热器14连接有用户热负荷15，用户热负荷15是指用户需要摄入和排出的热量数量，用以满足空调、供暖和其他热能需求，第二换热器14连接有第一换热器11，第一换热器11与光伏光热一体化1相连，换热器是一种用于热能传递的装置，用于将热量从一个流体传递到另一个流体，而两个流体在过程中不直接混合，能够达到热量交换的目的，余热锅炉12连接有溴化锂机组17，余热锅炉12与溴化锂机组17之间设置有第二截止阀16，溴化锂机组17是一种常用于制冷系统的吸收式制冷机组，它是利用溴化锂和水之间的化学吸收作用来实现制冷的过程，溴化锂机组17连接有第三换热器18，第三换热器18连接有用户冷负荷19，用户冷负荷19是指用户需要摄入和移除的冷量数量，用于满足空调和制冷设备的需求，掺氢燃气轮机10以及储能电池4连接有用户电负荷20，用户电负荷20是指用户需要消耗的电能数量，用于满足电力供应的需求。
本发明提供一种提高可再生能源供能可靠性的系统的方法，包括以下步骤：
S1.通过光伏光热一体化1与风机2来为系统提供电力来源，当光伏光热一体化1与风机2发电过剩时，闭合第一开关3，使其产生的电力为储能电池进行充电，通过储能电池4进行电力储存，当储能电池4充满电后，断开第一开关3，随后闭合第二开关5，此时能够将光热一体化1与风机2发电的多余电力输入电解槽6进行电解水制氢，并且同时光伏光热一体化1的热量传输到第一换热器11内，为第一换热器11提供高温热源，同时被换热后的低温水重新回流进光伏光热一体化1内，为光伏板进行降温，能够进一步的提高光伏板的发电效率。
S2.电解水制氢产生的氢气会经过压缩机7进行压缩，在压缩后输送进储氢罐8中进行储存，当光伏光热一体化1与风机2发电量不能满足系统负荷需求时，利用储能电池4快速响应满足系统即时用电需求，配置储能电池4，利用储能电池4毫秒级响应特性保证了系统不间断供电，同时储氢罐8中的氢气输送进氢气纯化设备9进行纯化，随后将纯化后的氢气输送进掺氢燃气轮机10内进行发电，满足系统大规模缺电需求，提高电力系统的供能可靠性，同时通过利用制氢及掺氢燃气轮机10可以频繁启停且不影响寿命的特性，有效解决可再生能源不稳定性及间歇性问题，达到90％以上满足保证电量的可利用率。
S3.将掺氢燃气轮机10运行产生的烟气等余热资源输入余热锅炉12，在需要进行供热时，打开第一截止阀13，将余热锅炉12中的高温热水或者蒸汽输入第二换热器14进行换热，满足用户热负荷需求，被换热以后的低温水流入第一换热器11进行加热后流入余热锅炉12，以此与步骤S1中的光伏光热一体化1产生的热量进行交换循环，利用光伏余热、掺氢燃气轮机10余热结合余热锅炉12进行供热供冷，实现了新能源的就地消纳和能量的梯级利用，提高了系统能效。
S4.在需要供冷时，我们只需打开第二截止阀16，这样余热锅炉12的热量就能够顺利输入溴化锂机组17进行制冷。这个过程就像一个高效的传送带，将热量转化为制冷效果。同时，制冷量也会被导入第三换热器18进行换热，这样就能够满足用户的冷负荷需求，在满足用户冷负荷需求的同时，也降低了能源消耗和环境污染，为我们的生活和工作环境带来了更多的便利和舒适。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种提高可再生能源供能可靠性的系统，包括光伏光热一体化(1)与风机(2)，其特征在于：所述光伏光热一体化(1)与风机(2)电性连接有储能电池(4)与电解槽(6)，所述光伏光热一体化(1)与风机(2)、储能电池(4)、电解槽(6)之间分别电性连接有第一开关(3)与第二开关(5)，所述电解槽(6)连接有压缩机(7)，所述压缩机(7)连接有储氢罐(8)，所述储氢罐(8)连接有氢气纯化设备(9)，所述氢气纯化设备(9)连接有掺氢燃气轮机(10)，所述掺氢燃气轮机(10)连接有余热锅炉(12)，所述余热锅炉(12)通过第一截止阀(13)连接有第二换热器(14)，所述第二换热器(14)连接有用户热负荷(15)，所述第二换热器(14)连接有第一换热器(11)，所述余热锅炉(12)连接有溴化锂机组(17)，所述余热锅炉(12)与溴化锂机组(17)之间设置有第二截止阀(16)，所述溴化锂机组(17)连接有第三换热器(18)，第三换热器(18)连接有用户冷负荷(19)，掺氢燃气轮机(10)以及储能电池(4)连接有用户电负荷(20)。
2.根据权利要求1所述的一种提高可再生能源供能可靠性的系统，其特征在于：所述用户热负荷(15)是指用户需要摄入和排出的热量数量，用以满足空调、供暖和其他热能需求。
3.根据权利要求1所述的一种提高可再生能源供能可靠性的系统，其特征在于：所述用户电负荷(20)是指用户需要消耗的电能数量，用于满足电力供应的需求。
4.根据权利要求1所述的一种提高可再生能源供能可靠性的系统，其特征在于：所述用户冷负荷(19)是指用户需要摄入和移除的冷量数量，用于满足空调和制冷设备的需求。
5.根据权利要求1所述的一种提高可再生能源供能可靠性的系统，其特征在于：所述光伏光热一体化(1)和风机(2)为系统提供电力来源，并且将其转换的电能传输到储能电池(4)中进行储存，并且多余的电力会传输至电解槽(6)内进行电解水制氢。
6.根据权利要求1所述的一种提高可再生能源供能可靠性的系统，其特征在于：所述第一换热器(11)与光伏光热一体化(1)相连。
7.根据权利要求1所述的一种提高可再生能源供能可靠性的系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.光伏光热风能发电，通过光伏光热一体化(1)与风机(2)来为系统提供电力来源，以及通过储能电池(4)进行电力储存；
S2.氢气发电，氢气输送进氢气纯化设备(9)进行纯化，随后将纯化后的氢气输送进掺氢燃气轮机(10)内进行发电；
S3.氢气发电余热供热，将掺氢燃气轮机(10)运行产生的烟气等余热资源输入余热锅炉(12)；
S4.溴化锂机组(17)制冷，余热锅炉(12)的热量输入溴化锂机组(17)进行制冷。
8.根据权利要求7所述的一种提高可再生能源供能可靠性的系统的方法，其特征在于：所述步骤S1中，当储能电池(4)充满电后，断开第一开关(3)，随后闭合第二开关(5)，此时能够将光热一体化(1)与风机(2)发电的多余电力输入电解槽(6)进行电解水制氢。
9.根据权利要求7所述的一种提高可再生能源供能可靠性的系统的方法，其特征在于：所述步骤S1中，光伏光热一体化(1)的热量传输到第一换热器(11)内，为第一换热器(11)提供高温热源，同时被换热后的低温水重新回流进光伏光热一体化(1)内，为光伏板进行降温。
10.根据权利要求7所述的一种提高可再生能源供能可靠性的系统的方法，其特征在于：所述步骤S2中，储氢罐(8)中的氢气输送进氢气纯化设备(9)进行纯化，将纯化后的氢气输送进掺氢燃气轮机(10)内进行发电。
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2023
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| CN120200298A (zh) * | 2025-05-26 | 2025-06-24 | 中节能建设工程设计院有限公司 | 一种清洁能源储能调节系统及其调度方法 |
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