CN216530583U - 结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于供电配电领域，具体提出了一种结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统，供电系统包括：燃料供给装置和新能源供给装置；火电机组，火电机组分别与燃料供给装置和新能源供给装置相连，火电机组利用燃料供给装置提供的第一燃料和/或新能源供给装置提供的第二燃料进行发电，生成第一输出电能；储电装置，储电装置与火电机组相连，储电装置用于存储为负载供电之后剩余的第一输出电能。本申请耦合多种能源输入，并通过储能及梯级利用等能源技术，为用户提供多种形式的能源产品，达到在满足用户需求的基础上，提高系统能源综合利用率的目的，解决了相关技术的供电系统能源利用率低的问题。

Description

结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统

技术领域

本申请涉及供电配电技术领域，特别涉及一种结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统。

背景技术

随着我国经济能源体系绿色低碳转型加速，可再生能源发电比例逐年提高，导致火电机组的年利用小时数大幅下滑，多数火电机组长时间处于低负荷运行状态，机组效率大幅下降，发电成本逐年上升，在此背景下，火电机组若继续依靠单纯的供电服务将难以承担较高的成本，并且也无法适应我国能源转型和节能减排的现实需求，缺少一种可以有效提高火力发电厂能源利用率的方法，亟待解决。

发明内容

本申请提供一种结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统，以解决相关技术中火力发电厂能源利用率低的问题。

本申请提供一种结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统，包括：燃料供给装置和新能源供给装置；火电机组，所述火电机组分别与所述燃料供给装置和所述新能源供给装置相连，所述火电机组利用所述燃料供给装置提供的第一燃料和/或所述新能源供给装置提供的第二燃料进行发电，生成第一输出电能；以及储电装置，所述储电装置与所述火电机组相连，所述储电装置用于存储为负载供电之后剩余的第一输出电能。

可选地，在本申请中，所述第一燃料为化石燃料，且所述第二燃料为生物燃料。

可选地，在本申请中，所述生物燃料包括：生物质燃料和生活垃圾燃料。

可选地，在本申请中，还包括：能量转化装置，所述能量转化装置分别与所述火电机组相连，所述能量转化装置将所述火电机组为所述负载供热之后的剩余蒸汽转化为第二输出电能。

可选地，在本申请中，所述能量转化装置为热驱动吸收式制冷设备。

可选地，在本申请中，还包括：光伏或风力发电设备，所述光伏或风力发电设备分别与所述火电机组和所述储电装置相连，所述光伏或风力发电设备利用太阳能和/或风能进行发电，生成第三输出电能，使得所述储电装置还用于存储为所述负载供电之后剩余的第三输出电能。

可选地，在本申请中，还包括：燃气补燃组件，所述燃气补燃组件与所述燃料供给装置相连，所述燃气补燃组件利用所述燃料供给装置的第一燃料生成补充蒸汽，以输出至所述负载。

可选地，在本申请中，所述燃气补燃组件为燃气补燃锅炉。

可选地，在本申请中，所述储电装置包括电化学储电装置或压缩空气储电装置。

本申请的结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统，具有以下有益效果：

第一，耦合例如生物质燃料、生活垃圾燃料、风力及光伏发电等多种能源输入，具有降低化石燃料消耗、消纳可再生能源、提高可再生能源利用率以及降低碳排放的作用。

第二，通过电化学储电、压缩空气储电等方式将电能储存，降低可再生能源的不稳定性对用户负荷的冲击，进一步满足了用户能源产品需求，也减少了由于用户负荷变动造成的火电机组频繁的变工况运行的情况发生，提高了火电机组的安全性和寿命。

第三，通过吸收式制冷、热泵供热等技术，梯级利用能量，提高火电厂的综合能源利用率，降低火电厂所处区域内企业用能成本，提高火电厂的综合效益。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例提供的一种结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统结构示意图。

附图标记：系统设备：1-火电机组，2-生物质燃料处理设备，3-生活垃圾燃料处理设备，4-光伏或风力发电设备，5-电驱动压缩式制冷机组，6-电驱动热泵机组，7-储电装置，8-制氢设备，9-热驱动吸收式制冷设备，10-热交换器供热设备，11-燃气补燃组件，12-燃料供给装置；

系统能量流：(1)-输出电能，(2)-供给用户电能，(3)-制氢设备用电，(4)-制冷设备用电，(5)-热泵设备用电，(6)-储存电能，(7)-释放电能，(8)-光伏/风力发电，(9)-生物质燃料，(10)-生活垃圾燃料，(11)-输出蒸汽，(12)-吸收式设备用热，(13)-热交换器用热，(14)-供给用户蒸汽，(15)-电制冷设备供给用户用冷，(16)-电热泵设备供给用户用热，(17)-燃气补燃锅炉蒸汽，(18)-燃料，(19)-制氢设备供给用户用气，(20)-吸收式制冷机组供给用户用冷，(21)-热交换器供给用户用热；

负载：a-电，b-冷，c-热，d-蒸汽，e-氢气。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

综合能源系统指在规划、建设和运行等过程中，通过对多种能源的生产、传输、分配、转换、储存、消费等环节进行有机协调与优化，形成以满足冷、热、电、气等多种用能需求的能源产供销一体化系统。综合能源系统能够采用先进管理方法以及科学技术对能源系统中的不同能源进行整合，从而使不同的能源子系统可以协调规划、互补互济，从而实现能源的梯级利用，提高能源利用效率。

火电厂若能借助综合能源服务的发展势头与政策导向，结合自身优势，构建基于火电厂源侧的综合能源服务体系，通过实现所在区域的多能耦合协同供应和能源综合梯级利用、可再生能源耦合利用，不仅可以提升火电厂自身盈利能力，同时可降低区域内企业的用能成本、提升能源利用效率，对于改善现有火电厂的经济性和环保性具有重要意义。

在上述背景下，探索设计一种适用于火力发电厂的综合能源系统，结合目前先进的储能技术及可再生能源利用技术，耦合生物质燃料、生活垃圾燃料、风力及光伏发电等多种能源输入，并通过储能及能量的梯级利用，同时向用户提供冷、热、电、气等多种形式的能源产品。在降低煤炭、天然气等化石能源消耗的基础上，满足用户的多种能源需求，以提高火力发电厂的综合能源利用率。并可以通过对各个设备输出的监测以及负荷的预测，设计优化高效的调控方法，使得整体综合能源系统的效率进一步提高。

图1为根据本申请实施例提供的一种结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统结构示意图。

如图1所示，该结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统包括：燃料供给装置12、新能源供给装置(2和3)、火电机组1和储电装置7。

其中，火电机组1分别与燃料供给装置12和新能源供给装置(2和3)相连，火电机组1利用燃料供给装置12提供的第一燃料和/或新能源供给装置(2和3)提供的第二燃料进行发电，生成第一输出电能。储电装置7与火电机组1相连，储电装置7用于存储为负载供电之后剩余的第一输出电能。

在本申请的实施例中，火电机组利用两种燃料进行发电，一种为燃料供给装置12提供的化石燃料，另一种为新能源供给装置(2和3)提供的生物燃料，其中，生物燃料包括生物质燃料和生活垃圾燃料，生物质燃料通过生物质燃料处理设备2输送至火电机组1，生活垃圾燃料通过生活垃圾燃料处理设备3输送至火电机组1。由此，本申请实施例耦合例如生物质燃料、生活垃圾燃料、风力及光伏发电等多种能源输入，具有降低化石燃料消耗、消纳可再生能源、提高可再生能源利用率以及降低碳排放的作用。

在本申请的实施例中，储电装置7包括电化学储电装置或压缩空气储电装置。储电装置7一端连接火电机组1、另一端接入负载，在火电机组1输出的电量供应负载后有剩余时，储电装置7存储剩余电量，在火电机组1的输出电量无法满足负载时，储电装置7释放电量供应负载。由此，本申请实施例通过电化学储电、压缩空气储电等方式将电能储存，降低可再生能源的不稳定性对用户负荷的冲击，进一步满足了用户能源产品需求，也减少了由于用户负荷变动造成的火电机组频繁的变工况运行的情况发生，提高了火电机组的安全性和寿命。

在本申请的实施例中，结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统还包括：光伏或风力发电设备4。光伏或风力发电设备4分别与火电机组1和储电装置7相连，光伏或风力发电设备4利用太阳能和/或风能进行发电，生成第三输出电能，使得储电装置7还用于存储为负载供电之后剩余的第三输出电能。

可以理解的是，为了进一步降低化石燃料消耗，提高可再生能源利用率，本申请实施例的供电系统增加一个光伏或风力发电设备4进行供电，利用光伏或风力发电设备4与火电机组1一同为负载供电，在电量有剩余时，可以存储在储电装置7中。

可选地，在本申请的实施例中，结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统还包括：能量转化装置。能量转化装置分别与火电机组1相连，能量转化装置将火电机组为负载供热之后的剩余蒸汽转化为第二输出电能。

可以理解的是，火电机组1可以输出电能和蒸汽，在夏季，用户用电量较大，但对于蒸汽需求较小，为了避免蒸汽浪费，本申请的实施例通过能量转化装置，将蒸汽转化为电能，为负载供电或存储在储电装置中。其中，能量转化装置可以为热驱动吸收式制冷设备，将蒸汽转化为电能进行制冷。由此，本申请实施例通过吸收式制冷、热泵供热等技术，梯级利用能量，提高火电厂的综合能源利用率，降低火电厂所处区域内企业用能成本，提高火电厂的综合效益。

可选地，在本申请的实施例中，结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统还包括：燃气补燃组件11。燃气补燃组件11与燃料供给装置12相连，燃气补燃组件11利用燃料供给装置12的第一燃料生成补充蒸汽，以输出至负载。

可以理解的是，在冬季取暖时，用户对蒸汽的需求量增大，通过火电机组1输出的蒸汽不足以满足负载需求时，本申请实施例增加一个燃气补燃组件11输出蒸汽作为补充，燃气补燃组件11可以连接燃料供给装置12，通过燃料供给装置12的燃料生成蒸汽供给负载。其中，燃气补燃组件11为燃气补燃锅炉。

通过上述实施例介绍，本申请实施例的供电系统的运行方案为：

原有火电机组(图1：1)在保持设计负荷输出水平的基础上，结合生物质燃料(图1：2、(9))、生活垃圾燃料(图1：3、(10))、风力及光伏发电(图1：4)等可再生能源利用技术，相对提高了电能输出负荷(图1：(1)、(8))，这部分负荷满足用户用电需求(图1：(2))的基础上，在冷、热需求较高时，用于驱动电制冷、电热泵(图1：5、6、(4)、(5))为用户提供冷、热负荷(图1：(15)、(16))；在冷、热需求较低时，可以以电化学储电、压缩空气储电的方式(图1：7)储存(图1：(6))，在可再生能源技术的发电量不足时使用(图1：(7))，或用于制氢(图1：8、(3))满足用户用气需求。同时若可再生能源技术的发电量无法满足用户的冷、热负荷(图1：(15)、(16))的需求，可以将火电机组负荷提高，提高了锅炉蒸汽量，可以将这部分蒸汽抽出(图1：(11))，用于驱动吸收式制冷设备(图1：9、(12))提供冷量(图1：(15))，或者直接通过换热器设备(图1：10、(13))供热提供热量(图1：(16))。若此时仍无法满足用户的冷、热负荷(图1：(15)、(16))的需求，可以启用燃气补燃组件(图1：11)进行补燃(图1：(17))。

在上述运行模式下，火电机组可一直处于设计负荷的运行状态，大幅度提高了机组运行效率，降低了运行成本，也减少了频繁变工况导致的安全问题；同时可再生能源得到了有效利用，并且基于储电装置，降低了可再生能源的不稳定性。并且，通过梯级利用能量以及各类高效能量转换设备，为用户提供了冷、热、电、气等多种形式的能源产品。

根据本申请实施例提出的结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统，在火电厂的输入侧，耦合生物质燃料、生活垃圾燃料、风力及光伏发电等多种能源输入，并通过储能及梯级利用等能源技术，在输出侧，为用户提供冷、热、电、气等多种形式的能源产品，达到在满足用户需求的基础上，提高系统能源综合利用率的目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

Claims (9)

1.一种结合储能与可再生能源技术的火电厂综合能源供电系统，其特征在于，包括：

燃料供给装置和新能源供给装置；

火电机组，所述火电机组分别与所述燃料供给装置和所述新能源供给装置相连，所述火电机组利用所述燃料供给装置提供的第一燃料和/或所述新能源供给装置提供的第二燃料进行发电，生成第一输出电能；以及

储电装置，所述储电装置与所述火电机组相连，所述储电装置用于存储为负载供电之后剩余的第一输出电能。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一燃料为化石燃料，且所述第二燃料为生物燃料。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述生物燃料包括：生物质燃料和生活垃圾燃料。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

能量转化装置，所述能量转化装置分别与所述火电机组相连，所述能量转化装置将所述火电机组为所述负载供热之后的剩余蒸汽转化为第二输出电能。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述能量转化装置为热驱动吸收式制冷设备。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

光伏或风力发电设备，所述光伏或风力发电设备分别与所述火电机组和所述储电装置相连，所述光伏或风力发电设备利用太阳能和/或风能进行发电，生成第三输出电能，使得所述储电装置还用于存储为所述负载供电之后剩余的第三输出电能。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

燃气补燃组件，所述燃气补燃组件与所述燃料供给装置相连，所述燃气补燃组件利用所述燃料供给装置的第一燃料生成补充蒸汽，以输出至所述负载。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述燃气补燃组件为燃气补燃锅炉。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储电装置包括电化学储电装置或压缩空气储电装置。

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