CN214204972U - 一种可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统 - Google Patents

Abstract

一种可提升风电消纳能力的电‑热综合能源系统，包括热电联产机组和风电场，风电场和热电联产机组的电能输出端连接在电力传输总线上，用于辅助热电联产机组为用电负载供电；热电联产机组的水蒸气输出端通过热交换器连接热网系统，该系统还设有储热装置、热泵和电锅炉，所述储热装置与热交换器和热网系统之间的管路连接，用于储存热量并调节热电联产机组的出力；所述热泵和电锅炉的电源输入端分别与电力传输总线电连接，所述热泵和电锅炉的热水输出端分别与热交换器和热网之间的管路连接，用于增加系统的电负荷，进而增加系统的风电消纳。该系统能够解耦抽气式热电联产机组的热电耦合关系，提高电网风电接纳能力，保证电力系统的安全稳定运行。

Description

一种可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统

技术领域

本实用新型涉及一种综合能源系统，特别涉及一种可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统。

背景技术

近年来，风电的大规模接入电网，由于其不确定性影响着电力系统的稳定运行，因此为了保证运行过程中的供需平衡，电力系统有必要具备一定的应变和响应能力，以尽可能消除或减小不确定因素带来的负面影响，保证电力系统的安全稳定运行。

目前主要通过以下方法来提升风电消纳能力：第一，利用储能技术和风电的互补特性，特别是储热装置，可以打破“以热定电”的热电耦合关系，但是单独加入电力系统对弃风的消纳能力差；第二，利用需求侧响应以及热负荷惯性，可以根据电负荷、热负荷及风电出力情况，风大时多供应热力，风小时减少热力供应，其投资成本很小，但是其效果不如加入储热装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种能够解耦抽气式热电联产机组的热电耦合关系，提高电网风电接纳能力，保证电力系统安全稳定运行的可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统。

本实用新型涉及的一种可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统，包括热电联产机组和风电场，风电场和热电联产机组的电能输出端连接在电力传输总线上，所述风电场用于辅助热电联产机组为用电负载供电；所述热电联产机组的水蒸气输出端通过热交换器连接热网系统，其特殊之处是：该系统还设有储热装置、热泵和电锅炉，所述储热装置与位于热交换器和热网系统之间的管路连接，用于储存热量并调节热电联产机组的出力；所述热泵和电锅炉的电源输入端分别与电力传输总线电连接，所述热泵和电锅炉的热水输出端分别与所述位于热交换器和热网之间的管路连接，用于增加系统的电负荷，进而增加系统的风电消纳。

作为优选，所述储热装置为蓄热罐。

作为优选，所述热泵采用水源热泵。

作为优选，所述电锅炉采用电热水锅炉。

作为优选，所述热交换器为冷凝式换热器。

作为优选，所述电力传输总线通过变压器与外电网连接，用于与外电网进行交换电功率，从而实现风电的完全消纳。

作为优选，该系统还设有风电场监控系统和集控中心，该监控系统与集控中心通过互联网无线连接，用于采集风电场的输出功率等参数并传给集控中心；集控中心分别与热泵和电锅炉连接，用于控制热泵和电锅炉的工作。

本实用新型的有益效果是：

1、通过配置储热装置，不仅能够调节热电联产机组的出力，从而使热电联产机组不同时刻的汽轮机热出力达到理想值，并不改变机组的热化发电量；而且能达到解耦热电耦合特性的目的，提高电力系统优化配置能力，增强电网消纳弃风的能力；提高电网风电接纳能力，保证电力系统的安全稳定运行。

2、通过设置在电力传输总线的负荷侧的电锅炉和热泵，利用热泵和电锅炉的制热特性，将电能转为热能使水温升高，可以增加该系统的电负荷，并替代部分用户热负荷，进而增加系统的风电消纳，进一步拓展电网弃风消纳空间。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图。

图中：电力传输总线1，外电网2，变压器3，风电场4，用电负载5，热网系统6，电锅炉7，热泵8，储热装置9，热交换器10，热电联产机组11。

具体实施方式

下面将结合附图1对本实用新型进行详细说明，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型涉及的一种可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统，包括热电联产机组11和风电场4，风电场4和热电联产机组11的电能输出端分别电连接在电力传输总线1上，风电场4用于辅助热电联产机组11为用电负载5供电。所述热电联产机组11的水蒸气输出端通过热交换器10和管路连接热网系统6，用于为热网系统6提供热负荷。

该系统还设有储热装置9、热泵8和电锅炉7，所述储热装置9为蓄热罐，且蓄热罐的进出水口与位于热交换器10和用于供热的热网系统6之间的管路连接，用于储存热量并调节热电联产机组11的出力。

所述热泵8和电锅炉7的电源输入端分别与所述电力传输总线1电连接，所述热泵和电锅炉的热水输出端分别与所述位于热交换器10和热网之间的管路连接，用于增加系统的电负荷，进而增加系统的风电消纳。

所述热泵采用水源热泵，所述电锅炉采用电热水锅炉，所述热交换器10为冷凝式换热器。所述电力传输总线1通过变压器3与外电网2连接，用于与外电网2进行交换电功率，从而实现风电的完全消纳。

该系统还设有风电场监控系统和集控中心，该监控系统优选为FW010风电场监控系统并与集控中心通过互联网无线连接，用于采集风电场的输出功率等参数并传给集控中心；集控中心分别与热泵和电锅炉连接，用于控制热泵8和电锅炉7的工作。

通过在热电联产机组11连接热网系统侧配置储热装置9，不仅能够调节热电联产机组11的出力，从而使热电联产机组11不同时刻的汽轮机热出力达到理想值，并不改变机组的热化发电量；而且能达到解耦热电耦合特性的目的，提高电力系统优化配置能力，增强电网消纳弃风的能力。通过在热电联产机组11的用电负荷侧接入电锅炉7和热泵8后，一方面通过电锅炉和热泵与储热装置9的协调供热，热电联产机组11的电功率调节区间将更大；另一方面，电锅炉7和热泵8的接入同时增加了电负荷，两者同时作用使得电网消纳弃风功率的能力大大增强。

当夜晚风电场4的风电高发时期，通过储热装置9可以解耦热电联产机组的强迫出力，促进风电的消纳，有效提高了系统风电消纳率，储热装置9储热将弃风转化为热能，相当于等效的增加了电负荷，为风电上网增加了空间，从而促进了风电的消纳。

当白天热电联产机组为热出力高发时期，计及储热装置9以及电锅炉和热泵的作用，使该时段系统用电也由风电提供，提高了风电消纳率，从而确保了全天均有相当高的风电消纳率。

工作时当通过风电场监控系统监测到风电场输出功率较小时，此时热泵的热出力较大，而电锅炉的热出力较小，这是因为热泵的效率高于电锅炉的效率，消耗同样多的电能，热泵产生的热量高于电锅炉，所以优先使用热泵。此时在满足电负荷需求和热负荷的基础上，风电基本完成了完全的消纳，多余的风主要优先用来给热泵进行制热，从而降低了热电联产机组的热出力，提升了风电消纳空间。

当风电场输出功率较大时，此时热泵和电锅炉的出力都达到最大，并且风电也较大，多余的风电都给热泵和电锅炉等电制热装置用来制热，此时热电联产机组的热出力降低，根据其以热定电特性，此时热电联产机组的电出力的调节空间增大，从而对风电等新能源的消纳空间有很大的提升，实现了对风电消纳率的提升。

如果风电场在加入热泵8、电锅炉7和储热装置9后仍然存在风电消纳不完全的情况，可以通过变压器与外电网2进行交换电功率，在风电多发时，将多余的风电向外电网2输出，从而实现风电的完全消纳。

Claims (7)

1.一种可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统，包括热电联产机组和风电场，风电场和热电联产机组的电能输出端连接在电力传输总线上，用于辅助热电联产机组为用电负载供电；所述热电联产机组的水蒸气输出端通过热交换器连接热网系统，其特征是：该系统还设有储热装置、热泵和电锅炉，所述储热装置与热交换器和热网系统之间的管路连接，用于储存热量并调节热电联产机组的出力；所述热泵和电锅炉的电源输入端分别与电力传输总线电连接，所述热泵和电锅炉的热水输出端分别与热交换器和热网之间的管路连接，用于增加系统的电负荷，进而增加系统的风电消纳。

2.根据权利要求1所述的一种可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统，其特征是：所述储热装置为蓄热罐。

3.根据权利要求1所述的一种可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统，其特征是：所述热泵采用水源热泵。

4.根据权利要求1所述的一种可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统，其特征是：所述电锅炉采用电热水锅炉。

5.根据权利要求1所述的一种可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统，其特征是：所述热交换器为冷凝式换热器。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统，其特征是：所述电力传输总线通过变压器与外电网电连接，用于与外电网进行交换电功率，从而实现风电的完全消纳。

7.根据权利要求6所述的一种可提升风电消纳能力的电-热综合能源系统，其特征是：该系统还设有风电场监控系统和集控中心，该监控系统与集控中心通过互联网无线连接，用于采集风电场的输出功率等参数并传给集控中心；集控中心分别与热泵和电锅炉连接，用于控制热泵和电锅炉的工作。

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