CN220190476U - 风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统,风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统,包括风光发电系统,与所述风光发电系统连接的热电储能系统,和与热电储能系统连接的空气‑蒸汽热电联供系统,所述风光发电系统包括光伏发电站、风力发电站,所述光伏发电站连接有第一DC/AC转换器,所述风力发电连接有第二DC/AC转换器,所述第一DC/AC转换器连接有第一变压器,所述第二DC/AC转换器连接有第二变压器,所述第一变压器和第二变压器连接有低压电网,所述低压电网连接有第三变压器连接至高压电网,实现系统电力并网。本实用新型实现了对整个风光热储能发电系统的解耦控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及风光发电与复合储能技术领域,具体为风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统。
背景技术
风电作为技术最成熟的新能源利用方式之一,在国家的大力支持下已经实现连续四年翻番的快速增长,截至2009年底我国风电总安装容量达到2600万千瓦,排名世界第二,预计到2020年总装机容量将达到1.5亿千瓦。我国正在内蒙古、新疆、甘肃、河北、吉林、江苏沿海等风能资源丰富的地区,筹划建设7个千万千瓦级的风电基地,局部地区(如内蒙古)的风电穿透率已达到20%左右。整体上,我国已经形成了风电大规模接入主干电网的发展态势:光伏发电近年来也得到了较快增长。以风电和光伏为代表的新能源正逐步成为我国重要的能源资源,在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、保护生态环境、促进经济社会发展等方面发挥重要作用。
风能和太阳能具有许多不同于常规能源的特点,其波动性和间歇性给电网的有功平衡、频率稳定带来了一系列负面影响。电力生产的过程是一个供需实时平衡的过程,风速、太阳辐射强度的变化必然导致系统有功出力和负荷之间的动态不平衡,为平抑此类功率波动,系统要预留出足够的旋转备用容量,这对电力系统的备用容量和调节能力提出了新的要求。
按照电能转换方式的不同,储能可以分为物理、电化学、电磁和相变储能等四大类型。物理储能包括飞轮储能、压缩空气储能和抽水蓄能;电池储能包括铅酸、镍镉,镍氢、锂离子,钠硫和全钒液流等蓄电池储能;电磁储能包括超导磁储能和超级电容器储能;相变储能包括冰蓄冷储能等。电化学电池、电磁储能、高效率飞轮等储能技术的发展,促进了储能技术在电力系统领域的应用。电化学储能技术又叫电池储能技术,目前,电池储能技术在电力系统领域的主要应用范围有:(1)实现负荷曲线削峰填谷;(2)增强可再生能源的源网友好性;(3)提高用户侧的供电可靠性;(4)提供频率控制,提高电网运行的安全稳定性。
为了进一步优化风光储能系统,提升系统整体运行效率,需要对上述单元进行进一步优化,以实现总体优化输出运行。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统。
本实用新型是这样实现的:
风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统,包括风光发电系统,与所述风光发电系统连接的热电储能系统,和与热电储能系统连接的空气-蒸汽热电联供系统,所述风光发电系统包括光伏发电站、风力发电站,所述光伏发电站连接有第一DC/AC转换器,所述风力发电连接有第二DC/AC转换器,所述第一DC/AC转换器连接有第一变压器,所述第二DC/AC转换器连接有第二变压器,所述第一变压器和第二变压器连接有低压电网,所述低压电网连接有第三变压器连接至高压电网,实现系统电力并网。
所述低压电网的输入端连接有电加热温控器,所述热电储能系统包括所述电加热温控器的出口分别连接有电热式化学链/熔融盐储热罐和储能分配控制器,电热式化学链/熔融盐储热罐可对其储热工质进行加热并储能,所述储能分配控制器输入端连接有总电流输入信号模块,所述空气-蒸汽热电联供系统包括电加热温控器的输出端输出加热电流并连接有的电热式化学链/熔融盐储热罐;
所述电加热温控器和储能分配控制器共同构成电力调控系统,可通过接收当前可储电能所对应的电流信号I总和储热装置所消耗电能对应的电流信号I储热,输出当前可用于储电的电流信号I储电至储电装置。其中,
I储电=I总-I储热
所述电热式化学链/熔融盐储热罐的输入端连接有空气自压气机,所述电热式化学链/熔融盐储热罐连接有空气透平发电机,所述空气透平发电机的出口连接有余热锅炉和压气机,以实现空气储热及发电。蒸汽循环给水连接所述余热锅炉进口,所述压气机与所述电热式化学链/熔融盐储热罐的输入端连接。
进一步,所述余热锅炉连接有抽背式汽轮机和旁通阀,所述旁通阀连接有I级减温减压器进口,所述I级减温减压器出口连接有II级减温减压器;
所述抽背式汽轮机分别连接有第一减温器和第二减温器,第一减温器与I级减温减压器的出口汇合后,连接有高压阀,通过高压阀连接高压工业供汽网,所述第二减温器连接有低压阀,通过低压阀并连接至低压工业供汽网,所述第二减温器出口还与II级减温减压器出口汇合连接有供暖阀,通过供暖阀连接供暖首站进口;
进一步,所述供暖首站出口连接有疏水泵,所述疏水泵连接有气水热交换器,所述气水热交换器的空气的进口与余热锅炉的排气出口连接,所述气水热交换器空气进口连接余热锅炉排气出口,空气出口直接排出;所述气水热交换器还连接有除氧器,所述除氧器的输入端通过补水管路与抽背式汽轮机的输出端连接,所述除氧器的疏水出口连接有变频增压泵,通过变频增压泵与余热锅炉的给水进口连接。所述供暖首站为热交换设备,将进口流入的工质热量传递至外部热水循环中。
进一步,所述第一变压器和第二变压器并联输出连接有第四变压器,所述第四变压器连接有第三DC/AC转换器,所述第三DC/AC转换器连接有储电装置,可在低负荷时吸收来自电加热温控器控制下的系统电力。也可在高负荷时释放电能,供高压电网系统利用。具有双向输入输出功能。所述抽背式汽轮机为单台可调式抽汽背压式汽轮机,或多台背压机串并组合汽轮机组阵列。
进一步,所述空气透平发电机连接有第一发电机,通过第一发电机接入低压电网,所述抽背式汽轮机连接有第二发电机,通过第二发电机接入低压电网,以起到储电装置和储热装置均与低压电网相连,并通过第三变压器与高压电网连接,起到储电装置和储热装置所需电能均来自低压电网的光伏发电系统和风力发电系统。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:通过结合风光发电系统、热电储能系统和空气-蒸汽热电联供系统的形式,实现了对整个风光热储能发电系统的解耦控制。该装置光伏发电、风力发电、储电装置、储热装置、空气透平发电机发电和汽轮机组发电均与低压电网相连,并通过变压器与高压电网连接,储热装置和储电装置所需电能均来自低压电网的光伏发电和风力发电。储能分配控制器用来接收差额电流信号,输出当前可用于储电的电流信号I储电至储电装置。电热式化学链/熔盐储热装置由电加热温控器控制,所输出的高温高压空气进入空气透平发电机发电,空气透平发电机排出的高温空气又进一步加热蒸汽,进入抽背式汽轮机或多台背压机串并组成的汽轮机阵列,驱动发电机发电,且输出不同参数的工业用汽。整个系统解耦性良好,具有良好的理论研究和工程实用意义。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本实用新型的装置的结构示意图;
其中,其中,1.光伏发电站,2.风力发电站,3.第一DC/AC转换器,4.第二DC/AC转换器,5.第一变压器,6.第二变压器,7.第四变压器,8.第三DC/AC转换器,9.储电装置,10.总电流输入信号模块,11.储能分配控制器,12.电加热温控器,13.低压电网,14.第三变压器,15.高压电网,16.电热式化学链/熔融盐储热罐,18.压气机,19.空气透平发电机,20.第一发电机,22.余热锅炉,23.抽背式汽轮机,24.发电机,26.除氧器,27.变频增压泵,28.气水热交换器,29.第一减温器,30.第二减温器,31.旁通阀,32.I级减温减压器,33.II级减温减压器,34.高压阀,35.低压阀,36.供暖阀,37.高压工业供汽网,38.低压工业供汽网,39.供暖首站,40.疏水泵。
各主要输入、输出口代表意义如下:
a.光伏系统DC/AC输出端口,b.风电系统DC/AC输出端口,c.储电装置下游DC/AC输入输出端口,d.储电装置上游DC/AC输入输出端口,e.电加热温控器输出端口,f.电热式化学链/熔融盐储热罐给水进口,g.储热罐给水出口,h.压气机出口,i.透平进口,j.余热锅炉高温加热端进口,k.余热锅炉高温加热端出口,l.余热锅炉给水进口,m.余热锅炉蒸汽出口,n.抽背汽轮机蒸汽进口,o.第一级抽汽口,p.抽背机排汽口,q.减温器A进口,r.减温器B进口,s.除氧器进口,t.除氧器疏水出口,u.气水热交换器排气口,v.气水热交换器进气口,w.I级减温减压器进口,x.I级减温减压器出口,y.II级减温减压器进口,z.II级减温减压器出口,aa.高压工业供汽网进口,ab.低压工业供汽网进口,ac.供暖首站进口,ad.供暖首站出口。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施方式中的附图,对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本实用新型保护的范围。因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1,风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统,包括风光发电系统,与所述风光发电系统连接的热电储能系统,和与热电储能系统连接的空气-蒸汽热电联供系统,所述风光发电系统包括光伏发电站1、风力发电站2,所述光伏发电站1连接有第一DC/AC转换器3,所述风力发电2连接有第二DC/AC转换器4,所述第一DC/AC转换器连接有第一变压器5,所述第二DC/AC转换器4连接有第二变压器6,所述第一变压器5和第二变压器6连接有低压电网13,所述低压电网13连接有第三变压器14连接至高压电网15,实现系统电力并网。
本实施例中,所述低压电网13的输入端连接有电加热温控器12,所述热电储能系统包括所述电加热温控器的出口分别连接有的电热式化学链/熔融盐储热罐16和储能分配控制器11,电热式化学链/熔融盐储热罐可对其储热工质进行加热并储能,所述储能分配控制器11输入端连接有总电流输入信号模块10,所述空气-蒸汽热电联供系统包括电加热温控器12的输出端输出加热电流并连接有的电热式化学链/熔融盐储热罐16;
所述电加热温控器和储能分配控制器共同构成电力调控系统,可通过接收当前可储电能所对应的电流信号I总和储热装置所消耗电能对应的电流信号I储热,输出当前可用于储电的电流信号I储电至储电装置。其中,
I储电=I总-I储热;
所述电热式化学链/熔融盐储热罐16的输入端连接有压气机18,所述电热式化学链/熔融盐储热罐16连接有空气透平发电机19,所述空气透平发电机19的出口连接有余热锅炉22和压气机18,所述压气机18与所述电热式化学链/熔融盐储热罐16的输入端连接。
本实施例中,所述余热锅炉连接有抽背式汽轮机和旁通阀31,所述旁通阀31连接有I级减温减压器进口,所述I级减温减压器32出口连接有II级减温减压器33;
所述抽背式汽轮机分别连接有第一减温器29和第二减温器30,第一减温器29与I级减温减压器32的出口汇合后,连接有高压阀34,通过高压阀34连接高压工业供汽网37,所述第二减温器连接有低压阀35,通过低压阀35并连接至低压工业供汽网38,所述第二减温器30出口还与II级减温减压器24出口汇合连接有供暖阀36,通过供暖阀36连接供暖首站进口;所述供暖首站为热交换设备,将进口流入的工质热量传递至外部热水循环中。
本实施例中,所述供暖首站出口连接有疏水泵40,所述疏水泵40连接有气水热交换器28,所述气水热交换器28的空气的进口与余热锅炉22的排气出口连接,所述气水热交换器28还连接有除氧器26,所述除氧器26的输入端通过补水管路与抽背式汽轮机23的输出端连接,所述除氧器26的疏水出口连接有变频增压泵27,通过变频增压泵27与余热锅炉22的给水进口连接。
本实施例中,所述第一变压器5和第二变压器6并联输出连接有第四变压器7,所述第四变压器7连接有第三DC/AC转换器8,所述第三DC/AC转换器连接有储电装置9,可在低负荷时吸收来自电加热温控器控制下的系统电力。也可在高负荷时释放电能,供高压电网系统利用。具有双向输入输出功能。所述抽背式汽轮机23为单台可调式抽汽背压式汽轮机,或多台背压机串并组合汽轮机组阵列。
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。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 (5)
1.风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统,其特征在于:包括风光发电系统,与所述风光发电系统连接的热电储能系统,和与热电储能系统连接的空气-蒸汽热电联供系统,所述风光发电系统包括光伏发电站(1)、风力发电站(2),所述光伏发电站(1)连接有第一DC/AC转换器(3),所述风力发电站(2)连接有第二DC/AC转换器(4),所述第一DC/AC转换器连接有第一变压器(5),所述第二DC/AC转换器(4)连接有第二变压器(6),所述第一变压器(5)和第二变压器(6)连接有低压电网(13),所述低压电网(13)连接有第三变压器(14)连接至高压电网(15);
所述低压电网(13)的输入端连接有电加热温控器(12),所述热电储能系统包括所述电加热温控器的出口分别连接有电热式化学链/熔融盐储热罐(16)和储能分配控制器(11),所述储能分配控制器(11)输入端连接有总电流输入信号模块(10),所述空气-蒸汽热电联供系统包括电加热温控器(12)的输出端输出加热电流并连接有电热式化学链/熔融盐储热罐(16);所述电热式化学链/熔融盐储热罐(16)的输入端连接有空气自压气机(18),所述电热式化学链/熔融盐储热罐(16)连接有空气透平发电机(19),所述空气透平发电机(19)的出口连接有余热锅炉(22)和压气机(18),所述压气机(18)与所述电热式化学链/熔融盐储热罐(16)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统,其特征在于,所述余热锅炉连接有抽背式汽轮机和旁通阀(31),所述旁通阀(31)连接I级减温减压器的进口,所述I级减温减压器(32)的出口连接有II级减温减压器(33);
所述抽背式汽轮机分别连接有第一减温器(29)和第二减温器(30),第一减温器(29)与I级减温减压器(32)的出口汇合后,连接有高压阀(34),通过高压阀(34)连接高压工业供汽网(37),所述第二减温器连接有低压阀(35),通过低压阀(35)并连接至低压工业供汽网(38),所述第二减温器(30)出口还与II级减温减压器(33)出口汇合连接有供暖阀(36),通过供暖阀(36)连接供暖首站进口。
3.根据权利要求2所述的风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统,其特征在于,所述供暖首站出口连接有疏水泵(40),所述疏水泵(40)连接有气水热交换器(28),所述气水热交换器(28)的空气的进口与余热锅炉(22)的排气出口连接,所述气水热交换器(28)还连接有除氧器(26),所述除氧器(26)的输入端通过补水管路与抽背式汽轮机(23)的输出端连接,所述除氧器(26)的疏水出口连接有变频增压泵(27),通过变频增压泵(27)与余热锅炉(22)的给水进口连接。
4.根据权利要求1所述的风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统,其特征在于,所述第一变压器(5)和第二变压器(6)并联输出连接有第四变压器(7),所述第四变压器(7)连接有第三DC/AC转换器(8),所述第三DC/AC转换器连接有储电装置(9)。
5.根据权利要求3所述的风光储可再生空气、蒸汽联合循环热电联供系统,其特征在于,所述抽背式汽轮机(23)为单台可调式抽汽背压式汽轮机,或多台背压机串并组合汽轮机组阵列。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |