CN204615717U - 可再生能源集群式电源发电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种可再生能源集群式电源发电系统，其包括有风电场及空气压缩储能发电系统、光伏电场、太阳能槽式热发电系统、升压站；优点：该供电集群技术和经济性均可行，且主要实现了可再生能源电源的相对稳定及可控性，使可再生能源电源集群出力特性曲线最大限度与用电负荷运行曲线相匹配，降低了电网的调峰压力。分析风电与光伏互补特性，通过调整风电与光伏容量配比比例，获得与用电负荷最好匹配的风电及光伏建设规模，同时该电源集群中增加了相对可控的光热项目及空气压缩等储能设施，进一步提高了可再生能源电源集群出力与用电负荷的匹配性。

Description

可再生能源集群式电源发电系统
技术领域
本实用新型涉及可再生能源发电系统，尤其涉及可再生能源集群式电源发电系统。
背景技术
目前，可再生能源电源主要为风电、光伏、光热、水电等，风电项目出力具有随机性及不可控性，光伏项目仅为昼间出力，因此，大规模的开发建设单一的风电及光伏项目会对电网的安稳运行造成很大的影响，且增加了电网的调峰及调度压力，在此背景下，考虑根据用电负荷运行特性，通过风电、光伏的出力互补特性，同时辅以一定规模的光热及储能设施，在经济合理的条件下，以风电、光伏、光热及储能设施等可再生能源电源集群的方式进行整体开发，使其联合出力相对稳定、持续和可控。
有些地区出现风电出力与用电负荷反特性运行特点，在电网用电高峰时段，风电出力较小，需要电网进行电力补充，在电网用电低谷时段，风电出力较大，风电场出现严重限电现象。
太阳能光热发电项目受技术等因素制约，其经济性相对较差，发展滞后，探索通过其他相对成熟且经济性较好的可再生能源电源以电源集群的建设模式，带动光热项目发展，并实现盈利。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供风电、光伏、光热及储能设施等可再生能源集群电源发电模式，其目的在于利用风能及太阳能资源的分布特性，探索风电、光伏、光热及储能设施联合出力运行模式，实现与电网友好型可再生能源电源建设，电网用电高峰时段，向电网送电，电网用电低谷时段，从电网取电，并将取、送电量控制在一定的比例范围的可再生能源集群式电源发电系统。
本实用新型设计一种算法-出力特性曲线分析法，根据风资源及太阳能资源分布情况，分别计算并绘制风电及光伏单位容量出力特性曲线，并以用电负荷运行特性曲线为核心依据，将风电及光伏分别按不同的容量配比进行对比分析，找出与用电负荷运行特性曲线吻合度较高的最佳风光配比，以此为依据确定风电及光伏项目的建设规模，同时可通过替换光伏或新增的方式来建设光热项目，利用光热带储的发电模式，作为此可再生能源电源集群的调峰电源，且此可再生能源电源集群中风电电源部分辅以一定规模的空气压缩等储能设施，进一步调节可再生能源电源集群的出力特性曲线，使其实现在昼间，可再生能源电源集群出力大于用电负荷时，将风电通过储能设施或光热通过储热系统降低可再生能源电源集群的出力；在夜间，可再生能源电源集群出力小于用电负荷时，将风电部分的储能设施储存的电力及光热的储热系统储存的热量释放，保证用户的电力负荷需求。风电、光伏及光热等可再生能源电源品种以集群的模式进行开发建设，通过优化组合实现其联合出力相对稳定、平滑及可控，且在经济性良好的基础上，形成与用电负荷具有较好的互适性的电源系统。
可再生能源集群式电源发电系统包括有风电场及空气压缩储能发电系统、光伏电场、太阳能槽式热发电系统、升压站；所述风电场及空气压缩储能发电系统的箱式变压器与所述升压站相连，所述风电场及空气压缩储能发电系统的发电机与所述升压站相连，所述太阳能槽式热发电系统的发电机与所述升压站相连。
可再生能源集群式电源发电系统，所述风电场及空气压缩储能发电系统包括风力发电机组、箱式变压器、电动机、压缩机、蓄热换热器、高压空气储存罐、膨胀机、发电机；所述风力发电机组分别与所述箱式变压器和所述电动机相连，所述电动机通过轴驱动所述压缩机，所述压缩机通过管路与所述蓄热换热器相连，所述蓄热换热器通过管路与所述高压空气储存罐连接，所述蓄热换热器通过管路与所述膨胀机连接，所述膨胀机通过轴驱动发电机，所述发电机与所述升压站相连。
所述的一种可再生能源集群式电源发电系统，所述光伏电场包括光伏发电阵列、直流配电柜、逆变器和箱式变压器，其中所述光伏发电阵列与所述直流配电柜相连，所述直流配电柜与所述逆变器相连，所述逆变器与所述箱式变压器相连，所述箱式变压器与所述升压站相连。
所述的一种可再生能源集群式电源发电系统，所述太阳能槽式热发电系统包括有槽式聚光集热场、储热系统、太阳能蒸汽发生系统、汽轮机、直接空冷系统、抽汽回热系统和发电机；所述上述系统组成两种连接方式：导热油循环连接和汽水循环连接；其中
所述导热油循环连接是：所述槽式聚光集热场通过导热油管路分别与所述储热系统的油盐换热器和所述太阳能蒸汽发生系统的过热器相连，所述储热系统的油盐换热器通过导热油管路与所述槽式聚光集热场的集热管路相连；
汽水循环连接：所述抽汽回热系统的高压给水器预热器与所述太阳能蒸汽发生系统的预热器相连，所述太阳能蒸汽发生系统的预热器与太阳能蒸汽发生系统的蒸汽发生器相连，所述太阳能蒸汽发生系统的蒸汽发生器与所述太阳能蒸汽发生系统的过热器相连，所述太阳能蒸汽发生系统的过热器通过管路与所述汽轮机的主气门相连，所述汽轮机的排气装置与所述直接空冷系统的进气管路相连，所述直接空冷系统的凝结水管路与所述抽汽回热系统的凝结水泵相连，所述汽轮机通过轴驱动所述发电机，所述发电机与所述升压站相连。
所述的一种可再生能源集群式电源发电系统，所述太阳能蒸汽发生系统包括有预热器、蒸汽发生器和过热器，其中所述过热器与所述蒸汽发生器相连，所述蒸汽发生器与所述预热器相连，所述预热器与所述槽式聚光集热场的集热管路相连。
所述的一种可再生能源集群式电源发电系统，所述抽汽回热系统包括有凝结水泵、低压给水加热器、除氧器、给水泵和高压给水器预热器，其中所述凝结水泵与所述低压给水加热器相连，所述低压给水加热器与所述除氧器相连，所述除氧器与所述给水泵相连，所述给水泵与所述高压给水器预热器相连。
附图说明
图1是根据本实用新型实施例的可再生能源集群式电源发电系统的整体结构示意图。
具体实施方式
以下所述为本实用新型的实施实例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。
实施例(如图1所示)
风电、光伏、光热及储能联合可再生能源电源集群供电系统分为4个子系统，分别是风电场及空气压缩储能发电系统1、光伏电场2、太阳能槽式热发电系统3、升压站4。
风电场及空气压缩储能发电系统1包括：风力发电机组1.1、箱式变压器1.2、电动机1.3、压缩机1.4、蓄热换热器1.5、高压空气储存罐1.6、膨胀机1.7、发电机1.8。
光伏电场2包括：光伏发电阵列2.1、直流配电柜2.2、逆变器2.3、箱式变压器2.4
太阳能槽式热发电系统3包括：槽式聚光集热场3.1、储热系统3.2、太阳能蒸汽发生系统3.3、汽轮机3.4、直接空冷系统3.5、抽汽回热系统3.6、发电机3.7。
风电场及空气压缩储能发电系统1组成方式：风电场中的风力发电机组1.1与箱式变压器1.2相连，箱式变压器1.2与升压站4相连，风电场1.1与电动机1.3相连，电动机1.3通过轴驱动压缩机1.4，压缩机1.4通过管路与蓄热换热器1.5，蓄热换热器1.5通过管路与高压空气储存罐1.6连接，高压空气储存罐1.6连接通过管路与蓄热换热器1.5连接，蓄热换热器1.5连接通过管路与膨胀机1.7连接，膨胀机1.7通过轴驱动发电机1.8，发电机1.8与升压站4。
光伏电场2组成方式：光伏发电阵列2.1与直流配电柜2.2，直流配电柜2.2与逆变器2.3连接，逆变器2.3与箱式变压器2.4连接，箱式变压器2.4与升压站4相连。
太阳能槽式热发电系统3组成方式分为导热油循环连接方式和汽水循环连接方式：
太阳能槽式热发电系统3导热油循环连接方式：槽式聚光集热场3.1通过导热油管路分别与储热系统3.2的油盐换热器3.2.1和太阳能蒸汽发生系统3.3的过热器3.3.3相连，储热系统3.2的油盐换热器3.2.1通过导热油管路与槽式聚光集热场3.1的集热管路相连，太阳能蒸汽发生系统3.3的过热器3.3.3与太阳能蒸汽发生系统3.3的蒸汽发生器3.3.2相连，太阳能蒸汽发生系统3.3的蒸汽发生器3.3.2与太阳能蒸汽发生系统3.3的预热器3.3.1相连，太阳能蒸汽发生系统3.3的预热器3.3.1与槽式聚光集热场3.1的集热管路相连。
太阳能槽式热发电系统3汽水循环连接方式：抽汽回热系统3.6的高压给水器预热器3.6.5与太阳能蒸汽发生系统3.3的预热器3.3.1相连，太阳能蒸汽发生系统3.3的预热器3.3.1与太阳能蒸汽发生系统3.3的蒸汽发生器3.3.2相连，太阳能蒸汽发生系统3.3的蒸汽发生器3.3.2与太阳能蒸汽发生系统3.3的过热器3.3.3相连，太阳能蒸汽发生系统3.3的过热器3.3.3通过管路与汽轮机3.4的主气门相连，汽轮机3.4的排气装置与直接空冷系统3.5的进气管路相连，直接空冷系统3.5的凝结水管路与抽汽回热系统3.6的凝结水泵3.6.1相连，抽汽回热系统3.6的凝结水泵3.6.1与抽汽回热系统3.6的低压给水加热器3.6.2相连，抽汽回热系统3.6的低压给水加热器3.6.2与抽汽回热系统3.6的除氧器3.6.3相连，抽汽回热系统3.6的除氧器3.6.3与抽汽回热系统3.6的给水泵3.6.4相连，抽汽回热系统3.6的给水泵3.6.4与抽汽回热系统3.6的高压给水器预热器3.6.5相连。汽轮机3.4通过轴驱动发电机3.7，发电机3.7与升压站4相连。
在昼间，可再生能源电源集群联合为电网供电。当可再生能源电源集群出力大于电网负荷时，风电场的风力发电机组1.1把富余电力以热能的方式储存在空气压缩储能发电系统的蓄热换热器1.5中，此时太阳能槽式光热集热场3.1也把富余热量储存在光热储热系统3.2中。在夜间，当可再生能源电源集群出力小于电网负荷时，空气压缩储能发电系统中的蓄热换热器1.5将热量传热给储存在高压空气储存罐1.6中的空气，高温高压的空气推动膨胀机1.7，膨胀机1.7带动发电机1.8发电，太阳能槽式热发电系统中的储热系统3.2将储存的热能通过太阳能蒸汽发生系统3.3加热给水产生蒸汽，推动汽轮机3.4，汽轮机3.4带动发电机3.7发电，两个系统联合为电网供电，保证用户的电力负荷需求。
本实用新型具有如下优点：该供电集群技术和经济性均可行，且主要实现了可再生能源电源的相对稳定及可控性，使可再生能源电源集群出力特性曲线最大限度与用电负荷运行曲线相匹配，降低了电网的调峰压力。分析风电与光伏互补特性，通过调整风电与光伏容量配比比例，获得与用电负荷最好匹配的风电及光伏建设规模，同时该电源集群中增加了相对可控的光热项目及空气压缩等储能设施，进一步提高了可再生能源电源集群出力与用电负荷的匹配性。
应注意，本实用新型所提出的具体实施方式及应用领域仅为说明的目的，并不作为对本实用新型保护范围的限制，本领域技术人员可对本实用新型的具体实施方式进行修改以满足实际需要。

Claims (6)

1.可再生能源集群式电源发电系统，其特征在于，其包括有风电场及空气压缩储能发电系统(1)、光伏电场(2)、太阳能槽式热发电系统(3)、升压站(4)；所述风电场及空气压缩储能发电系统(1)的箱式变压器(1.2)与所述升压站(4)相连，所述风电场及空气压缩储能发电系统(1)的发电机(1.8)与所述升压站(4)相连，所述太阳能槽式热发电系统(3)的发电机(3.7)与所述升压站(4)相连。
2.根据权利要求1所述的可再生能源集群式电源发电系统，其特征在于，所述风电场及空气压缩储能发电系统(1)包括风力发电机组(1.1)、箱式变压器(1.2)、电动机(1.3)、压缩机(1.4)、蓄热换热器(1.5)、高压空气储存罐(1.6)、膨胀机(1.7)、发电机(1.8)；所述风力发电机组(1.1)分别与所述箱式变压器(1.2)和所述电动机(1.3)相连，所述电动机(1.3)通过轴驱动所述压缩机(1.4)，所述压缩机(1.4)通过管路与所述蓄热换热器(1.5)相连，所述蓄热换热器(1.5)通过管路与所述高压空气储存罐(1.6)连接，所述蓄热换热器(1.5)通过管路与所述膨胀机(1.7)连接，所述膨胀机(1.7)通过轴驱动发电机(1.8)，所述发电机(1.8)与所述升压站(4)相连。
3.根据权利要求1所述的可再生能源集群式电源发电系统，其特征在于，所述光伏电场(2)包括光伏发电阵列(2.1)、直流配电柜(2.2)、逆变器(2.3)和箱式变压器(2.4)，其中所述光伏发电阵列(2.1)与所述直流配电柜(2.2)相连，所述直流配电柜(2.2)与所述逆变器(2.3)相连，所述逆变器(2.3)与所述箱式变压器(2.4)相连，所述箱式变压器(2.4)与所述升压站(4)相连。
4.根据权利要求1所述的可再生能源集群式电源发电系统，其特征在于，所述太阳能槽式热发电系统(3)包括有槽式聚光集热场(3.1)、储热系统(3.2)、太阳能蒸汽发生系统(3.3)、汽轮机(3.4)、直接空冷系统(3.5)、抽汽回热系统(3.6)和发电机(3.7)；所述上述系统组成两种连接方式：导热油循环连接和汽水循环连接；其中
所述导热油循环连接是：所述槽式聚光集热场(3.1)通过导热油管路分别与所述储热系统(3.2)的油盐换热器(3.2.1)和所述太阳能蒸汽发生系统(3.3)的过热器(3.3.3)相连，所述储热系统(3.2)的油盐换热器(3.2.1)通过导热油管路与所述槽式聚光集热场(3.1)的集热管路相连；
汽水循环连接：所述抽汽回热系统(3.6)的高压给水器预热器(3.6.5)与所述太阳能蒸汽发生系统(3.3)的预热器(3.3.1)相连，所述太阳能蒸汽发生系统(3.3)的预热器(3.3.1)与太阳能蒸汽发生系统(3.3)的蒸汽发生器(3.3.2)相连，所述太阳能蒸汽发生系统(3.3)的蒸汽发生器(3.3.2)与所述太阳能蒸汽发生系统(3.3)的过热器(3.3.3)相连，所述太阳能蒸汽发生系统(3.3)的过热器(3.3.3)通过管路与所述汽轮机(3.4)的主气门相连，所述汽轮机(3.4)的排气装置与所述直接空冷系统(3.5)的进气管路相连，所述直接空冷系统(3.5)的凝结水管路与所述抽汽回热系统(3.6)的凝结水泵(3.6.1)相连，所述汽轮机(3.4)通过轴驱动所述发电机(3.7)，所述发电机(3.7)与所述升压站(4)相连。
5.根据权利要求4所述的可再生能源集群式电源发电系统，其特征在于，所述太阳能蒸汽发生系统(3.3)包括有预热器(3.3.1)、蒸汽发生器(3.3.2)和过热器(3.3.3)，其中所述过热器(3.3.3)与所述蒸汽发生器(3.3.2)相连，所述蒸汽发生器(3.3.2)与所述预热器(3.3.1)相连，所述预热器(3.3.1)与所述槽式聚光集热场(3.1)的集热管路相连。
6.根据权利要求4所述的可再生能源集群式电源发电系统，其特征在于，所述抽汽回热系统(3.6)包括有凝结水泵(3.6.1)、低压给水加热器(3.6.2)、除氧器(3.6.3)、给水泵(3.6.4)和高压给水器预热器(3.6.5)，其中所述凝结水泵(3.6.1)与所述低压给水加热器(3.6.2)相连，所述低压给水加热器(3.6.2)与所述除氧器(3.6.3)相连，所述除氧器(3.6.3)与所述给水泵(3.6.4)相连，所述给水泵(3.6.4)与所述高压给水器预热器(3.6.5)相连。
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