CN215343927U - 一种源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统 - Google Patents

一种源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了源‑网‑荷‑储‑氢‑热一体化发电供电供热系统，其包括风力发电单元；风力发电单元、光伏发电单元、太阳能热发电单元、抽水蓄能电站和电化学储能系统分别与电网的输入端连接，电网的输出端分别与电解水制氢系统、煤化工用电系统和固体蓄热锅炉的输入端连接。优点：根据风力发电单元、光伏发电单元的功率变化，通过电化学储能系统、固体蓄热锅炉、电解水制氢系统、抽水蓄能电站对该系统进行调整发/用电功率，降低了电网对风力发电单元、光伏发电单元功率调节的幅值和频率，与电网共同形成“源‑网‑荷‑储‑氢‑热”一体化发电供电供热系统，提高了全社会可再生能源消纳比例，对环境保护及可再生能源发展有重要意义。

Description

一种源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统
技术领域：
本实用新型涉及供电供热技术领域，特别涉及一种源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统。
背景技术：
实现“碳中和”的核心是控制碳排放，能源燃烧是我国主要的二氧化碳排放源，占全部二氧化碳排放的88％左右，电力行业排放约占能源行业排放的41％；能源领域碳排放总量大，是实现碳减排目标的关键，电力系统碳减排又是能源行业碳减排的重要组成部分，因此，推进能源清洁低碳转型，发展风力发电、光伏发电、太阳能热发电等绿色可再生能源成为重要途径，而其中的风力发电、光伏发电具有随机性、间歇性、波动性和反调峰等特性，需要电网提供更高的调峰能力，而电网调峰压力高，在一定程度上制约了可再生能源的发展。
根据风力发电、光伏发电的特性，如果要实现高比例可再生能源利用，需要在电力系统中加入储能系统，储能系统能够将电能转换为其他能量形式进行储存，在需要时重新转换为电能予以释放；在电网中加入储能系统能够实现平滑风力发电、光伏发电及负荷功率的作用，并实现削峰填谷，提高电网运行调峰能力、可靠性和稳定性；在以上背景下，本实用新型提出一种“源-网-荷-储-氢-热”一体化发电供电供热系统，具有十分重要的意义。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于提供一种能够实现削峰填谷，提高电网运行调峰能力、可靠性和稳定性的源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统。
本实用新型由如下技术方案实施：一种源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统，其包括风力发电单元、光伏发电单元、太阳能热发电单元、抽水蓄能电站、电化学储能系统、电网、电解水制氢系统、煤化工用电系统、固体蓄热锅炉和煤化工用热系统；所述风力发电单元、所述光伏发电单元、所述太阳能热发电单元和所述抽水蓄能电站分别与所述电网的输入端电连接，所述电化学储能系统与所述电网电连接，所述电网的输出端分别与所述电解水制氢系统、所述煤化工用电系统和所述固体蓄热锅炉的输入端电连接，所述固体蓄热锅炉的输出端与所述煤化工用热系统连接。
进一步地，其还包括风功率预测系统，所述风功率预测系统与所述风力发电单元连接。
进一步地，其还包括光功率预测系统，所述光功率预测系统与所述光伏发电单元连接。
本实用新型的优点：本实用新型通过能量管理系统实现对各个单元进行控制，通过风功率预测系统和光功率预测系统，能够预测风力发电单元、光伏发电单元的发电功率变化情况；电化学储能系统通过充电和放电动作，对风力发电单元和光伏发电单元的功率曲线进行调节，平滑风力发电和光伏发电出力曲线；当风力发电发电单元、光伏发电发电单元与电化学储能系统联合供电功率提高时，第一是提高固体蓄热锅炉的用电功率，第二是提高电解水制氢系统的用电功率，第三降低太阳能热发电单元的发电功率，第四是降低抽水蓄能电站的发电功率，最后是增加向电网输送电力，由电网进行调峰；当风力发电单元、光伏发电单元与电化学储能系统联合供电功率降低时，第一是提高太阳能热发电单元的发电功率，第二提高抽水蓄能电站的发电功率，第三降低固体蓄热锅炉的用电功率，第四是降低电解水制氢系统的用电功率，最后是减少向电网输送电力。
本实用新型根据风力发电单元、光伏发电单元的功率变化，通过电化学储能系统、固体蓄热锅炉、电解水制氢系统、抽水蓄能电站对该系统进行调整发/用电功率，降低了电网对风力发电单元、光伏发电单元功率调节的幅值和频率，与电网共同形成“源-网-荷-储-氢-热”一体化发电供电供热系统，提高了全社会可再生能源消纳比例，对减缓气候变化、环境保护及可再生能源发展有重要意义。
附图说明：
图1为本实用新型的结构示意图。
附图中各部件的标记如下：风力发电单元1、光伏发电单元2、太阳能热发电单元3、抽水蓄能电站4、电化学储能系统5、电网6、电解水制氢系统7、煤化工用电系统8、固体蓄热锅炉9、煤化工用热系统10、风功率预测系统11、光功率预测系统12。
具体实施方式：
如图1所示，本实施例提供一种源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统，其包括风力发电单元1、光伏发电单元2、太阳能热发电单元3、抽水蓄能电站4、电化学储能系统5、电网6、电解水制氢系统7、煤化工用电系统8、固体蓄热锅炉9和煤化工用热系统10；其中，风力发电单元1、光伏发电单元2、太阳能热发电单元3和抽水蓄能电站4均为现有发电技术；电解水制氢系统7、煤化工用电系统8和煤化工用热系统10均为现有系统；风力发电单元1、光伏发电单元2、太阳能热发电单元3和抽水蓄能电站4分别与电网6的输入端电连接，电化学储能系统5与电网6电连接，电网6的输出端分别与电解水制氢系统7、煤化工用电系统8和固体蓄热锅炉9的输入端电连接，固体蓄热锅炉9的输出端与煤化工用热系统10连接；其中，风力发电单元1、光伏发电单元2、太阳能热发电单元3、抽水蓄能电站4将产生的电能输送给电网6，电网6上的电能向电解水制氢系统7、煤化工用电系统8和固体蓄热锅炉9供电；在此过程中，通过应用目前电源并网的能量管理系统即可实现对该系统各个单元进行控制，能量管理系统通过通信系统与该源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统连接；能源管理系统可以给电源系统发送指令控制发电功率，也可以控制负荷用电功率的大小，从而实现能源互动；通过能量管理系统进行控制电化学储能系统5，即控制电化学储能系统5的充放电功率、时长和次数，能够对风力发电单元1和光伏发电单元2的发电功率曲线进行调节，对风力发电单元1和光伏发电单元2的发电功率起到功率平滑和削峰填谷作用。
太阳能热发电单元3、抽水蓄能电站4、电化学储能系统5、电解水制氢系统7和固体蓄热锅炉9的电功率均可调节，通过能量管理系统进行调节；固体蓄热锅炉9自身具有蓄热能力，能够消纳风力发电单元1和光伏发电单元2的电量，替代部分煤炭燃烧供热，用于煤化工用热系统10；本实用新型不仅从发电、用电侧使用清洁可再生能源替代常规化石能源，并且固体蓄热锅炉9使用清洁可再生能源替代部分化石能源进行供热，进一步减少碳排放。
抽水蓄能电站4的发电工况分为稳定运行区、临界运行区和振动运行区，为延长抽水蓄能电站4的寿命和优化运行工况，通常避免抽水蓄能电站4发电在振动运行区工作。
其还包括风功率预测系统11和光功率预测系统12，风功率预测系统11与风力发电单元1连接；通过风功率预测系统11能够预测风力发电单元1未来几个小时的发电功率；光功率预测系统12与光伏发电单元2连接；通过光功率预测系统12能够预测光伏发电单元2未来几个小时的发电功率。
由此，根据预测风力发电单元1和光伏发电单元2的发电功率结果，通过能量管理系统进行控制电化学储能系统5，即控制电化学储能系统5的充放电功率、时长和次数，能够对风力发电单元1和光伏发电单元2的发电功率曲线进行调节，对风力发电单元1和光伏发电单元2的发电功率起到功率平滑和削峰填谷作用。
在电化学储能系统5对风力发电单元1和光伏发电单元2出力调整的基础上，当风力发电单元1、光伏发电单元2、电化学储能系统5联合供电功率提高时，该源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统的发电功率调节顺序为：首先提高固体蓄热锅炉9的用电功率，其次是提高电解水制氢系统7的用电功率；然后降低太阳能热发电单元3的发电功率，再降低抽水蓄能电站4的发电功率，对抽水蓄能电站4的发电功率调节时，在稳定运行区域内进行功率调节；最后增加向电网6输送电力，由电网6进行调峰。
在电化学储能系统5对风力发电单元1和光伏发电单元2出力调整的基础上，当风力发电单元1、光伏发电单元2、电化学储能系统5联合供电功率降低时，该源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统的功率调节顺序为：首先提高太阳能热发电单元3的发电功率，其次提高抽水蓄能电站4的发电功率，然后降低固体蓄热锅炉9的用电功率，再降低电解水制氢系统7的用电功率，最后减少向电网6输送电力。
本实用新型根据风力发电单元、光伏发电单元的功率变化，通过电化学储能系统5、固体蓄热锅炉9、电解水制氢系统7、抽水蓄能电站4对该系统进行调整发/用电功率，降低了电网6对风力发电单元1、光伏发电单元2的功率调节的幅值和频率，有利于降低电网6调峰压力；其中通过设置电化学储能系统5，减少了风力发电单元1、光伏发电单元2的波动性，形成源储互动模式；通过太阳能热发电单元3和抽水蓄能电站4为系统提供稳定电力起到保障作用，与风力发电单元1、光伏发电单元2形成源源互动模式；通过电解水制氢系统77、固体蓄热锅炉9可调节用电负荷，与风力发电单元1、光伏发电单元2形成了源荷互动模式；综合以上几种模式，与电网6共同形成“源-网-荷-储-氢-热”一体化发电供电供热系统，提高了风力发电单元1、光伏发电单元2所发电力消纳的能力，降低电网6调峰压力，提高了电网6调峰裕度，增加了电网6对可再生能源消纳的能力，对大气污染防治、降低碳排放和提高全社会可再生能源消纳比例有重要意义，实现了能源清洁化、低碳化、电力化发展，为“碳达峰”与“碳中和”贡献一份力量，对减缓气候变化、环境保护及可再生能源发展有重要意义。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统，其特征在于，其包括风力发电单元、光伏发电单元、太阳能热发电单元、抽水蓄能电站、电化学储能系统、电网、电解水制氢系统、煤化工用电系统、固体蓄热锅炉和煤化工用热系统；所述风力发电单元、所述光伏发电单元、所述太阳能热发电单元和所述抽水蓄能电站分别与所述电网的输入端电连接，所述电化学储能系统与所述电网电连接，所述电网的输出端分别与所述电解水制氢系统、所述煤化工用电系统和所述固体蓄热锅炉的输入端电连接，所述固体蓄热锅炉的输出端与所述煤化工用热系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统，其特征在于，其还包括风功率预测系统，所述风功率预测系统与所述风力发电单元连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种源-网-荷-储-氢-热一体化发电供电供热系统，其特征在于，其还包括光功率预测系统，所述光功率预测系统与所述光伏发电单元连接。
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