CN220964344U - 一种风光储火的综合智慧能源服务系统 - Google Patents
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Abstract
一种风光储火的综合智慧能源服务系统，锅炉的输入端连接原煤，锅炉的输出端连接汽轮机，汽轮机的输出端连接发电机，发电机的输出端连接发电机出口断路器，发电机出口断路器的输出端连接两个配电支路，与发电机出口断路器相连接的主变压器，主变压器连接配电装置，配电装置输出的电能进入电网；与发电机出口断路器相连接的厂用电变压器，厂用电变压器出口母线段连接高压配电装置和低压配电装置；风电、光伏通过风光变压器接入火电机组的厂用电变压器出口母线段。本实用新型利用火电机组稳定的厂用电系统作为消纳风电+光伏发电的主用户，通过火电机组的自调节特性，保证供应电网的电量稳定，节能降耗空间较大，具有广泛的推广应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种风光储火的综合智慧能源服务系统。
背景技术
以新能源为主体的新型电力系统将成为构建清洁低碳安全高效的能源体系的核心工作，目前我国的风电+光伏装机规模占电力装机总量比近30%，但是发电量不足10%（火电机组厂用电率一般小于10%，风电、光伏的发电量基本同火电机组厂用电量基本匹配），且由于风电+光伏发电具有波动性、间歇性、随机性，对电网安全、稳定运行是不利的，储能可有效增强新能源的稳定性和灵活性，但转换损失较大。显然，当下以煤电为主体的电网，供电侧是稳定的，不可控的只是用户侧，如果以风电+光伏为主，供电侧和用户侧都不稳定，对大电网运行冲击较大。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：为解决风电+光伏发电波动性、间歇性、随机性对电网安全影响的问题，分析研究火电机组稳定的厂用电系统作为消纳风电+光伏发电的可行性，提出一种风光储火的综合智慧能源服务系统，通过火电机组的自调节特性，保证供应电网的电量稳定。
为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种风光储火的综合智慧能源服务系统，包括锅炉，锅炉的输入端连接原煤，锅炉的输出端连接汽轮机，汽轮机的输出端连接发电机，发电机的输出端连接发电机出口断路器，发电机出口断路器的输出端连接两个配电支路，一个配电支路为：与发电机出口断路器相连接的主变压器，主变压器连接配电装置，配电装置输出的电能进入电网；另一个配电支路为：与发电机出口断路器相连接的厂用电变压器，厂用电变压器出口母线段连接高压配电装置和低压配电装置；而且，风电、光伏通过风光变压器接入火电机组的厂用电变压器出口母线段，为火电厂高压配电装置和低压配电装置供电。
汽轮机的水侧连接凝汽器，凝汽器通过水泵再进入锅炉。
厂用电变压器的出口母线段还连接存量配电装置、增量配电装置和其余配电装置；其中，存量配电装置连接空压机系统和除盐水处理系统；增量配电装置连接空分系统和制氢系统。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型可以广泛应用于火电机组消纳风电、光伏发电量，且本实用新型同样适用于钢厂、水泥厂等存在自备电站的系统中，将风电、光伏的消纳问题下移至火电机组端，充分发挥火电机组的储能容量价值和调节的灵活性。本实用新型提出的风光储火的综合智慧能源服务系统，利用火电机组稳定的厂用电系统作为消纳风电+光伏发电的主用户，通过火电机组的自调节特性，保证供应电网的电量稳定，将风电、光伏电量转化为燃料，存储于电力系统中，其等效的储能效率几乎达到100%，且其电力的存储容量巨大，节能降耗空间较大，具有广泛的推广应用前景。
附图说明
图1为现有电力体系的原理图；
图2为本实用新型综合智慧能源体系的原理图；
图3为综合智慧能源体系能量流向等效示意图；
图4为本实用新型的原理结构图；
图5为本实用新型风光储火的综合智慧能源服务商主要增量和存量业务示意。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型中利用火电机组稳定的厂用电系统作为消纳风力发电+光伏发电的主用户，通过火电机组的自调节特性，保证供应电网的电量稳定，将风电、光伏电量等效转化为燃料，存储于火电机组热力系统中，降低风电、光伏波动性、间歇性、随机性对电网系统的影响，即将风电、光伏等新能源的消纳问题下移至火电机组电源端，将原电力体系（如图1所示）中风电、光伏同火电机组平行地位调整为风电、光伏仅作为火电机组的原材料，充分发挥火电机组电源端储能的容量优势和调节的灵活性，激发电源端储能业务和灵活性改造业务开展的积极性，新型综合智慧能源体系如图2所示。
风电、光伏发电通过风光变压器接入火电机组厂用电系统，为火电厂高压配电装置和低压配电装置供电，且发电机出口配置断路器等调节装置，保证火电机组厂用电系统安全可靠运行，即通过上述物理连通，将风电+光伏同火电机组联动起来，形成了如图3所示的能量流向等效示意图，闭合了风电+光伏等效转换为原煤的等效循环圈，实现了将风电+光伏电量转化为燃料，存储于电力系统的目的。
如图4所示，本实用新型包括锅炉1，锅炉1的输入端连接原煤，锅炉1的输出端连接汽轮机2，汽轮机2的输出端连接发电机3，发电机3的输出端连接发电机出口断路器9，发电机出口断路器9的输出端连接两个配电支路，一个配电支路为：与发电机出口断路器9相连接的主变压器6，主变压器6连接配电装置，配电装置输出的电能进入电网；另一个配电支路为：与发电机出口断路器9相连接的厂用电变压器7，厂用电变压器7出口母线段连接高压配电装置和低压配电装置；本实用新型中，风电、光伏通过风光变压器8接入火电机组的厂用电变压器出口母线段，为火电厂高压配电装置和低压配电装置供电。
另外，汽轮机2的水侧连接凝汽器4，凝汽器4通过水泵5再进入锅炉1。
如图5所示，为进一步提高火电机组对风电、光伏的消纳能力，对火电机组升级存量业务和增量业务。厂用电变压器7的出口母线段还连接存量配电装置、增量配电装置和其余配电装置；其中，存量配电装置连接空压机系统和除盐水处理系统；增量配电装置连接空分系统和制氢系统。这样，对存量配电装置优先开拓周边工业用户，通过利用火电机组空压机系统、除盐水处理系统等充分消耗风电、光伏等新能源电量，实现对周边工业用户供应压缩空气和除盐水。对增量配电装置优先考虑厂内新建空气分离装置、电解水制氢装置等消纳风电、光伏等新能源电量，生产供应氮气、氧气、氢气等清洁能源。
按本实用新型设置的风光储火的综合智慧能源服务系统主要从如下两个方面来说明工作原理及工作过程：
1）工作原理
利用火电机组稳定的厂用电系统作为消纳风电+光伏发电的主用户，通过火电机组的自调节特性，保证供应电网的电量稳定，将风电、光伏电量等效转化为燃料，存储于火电机组热力系统中，降低风电、光伏波动性、间歇性、随机性对电网系统的影响，其核心思路为：将风电、光伏等新能源的消纳问题下移至火电机组电源端，将原电力体系中风电、光伏同火电机组平行地位调整为风电、光伏仅作为火电机组的原材料，充分发挥火电机组电源端储能的容量优势和调节的灵活性，激发电源端储能业务和灵活性改造业务开展的积极性，减少风电、光伏的波动性对电网系统的影响，同时也可杜绝弃风、弃光现象的发生。
2）工作过程
当风电、光伏资源淡季时，少量的风电、光伏通过风光变压器8接入至火力发电厂用电母管中，风电+光伏发电量全部由火电厂厂用电系统消纳，不足部分由发电机后厂用电变压器7供应，保证厂用电系统安全可靠运行。此时，由于风电/光伏电量较小，火电机组负荷仅需微调即可满足电网调度对火电厂发电负荷的要求，电网可以安全稳定运行。
当风电、光伏资源旺季时，存在大量的风电、光伏电量，由于风电、光伏的最大容量同火电机组厂用电量相匹配，因此在最大风电、光伏发电时，厂用电系统基本由风光变压器8供应，厂用电变压器仅作为备用和平衡用电负荷，同时的存量配置装置和增量配电装置满负荷运行，最大限度消纳风电、光伏资源，相应的火电机组降负荷运行，减少锅炉1进口的燃烧原煤量（等效为将风电+光伏电量转变为原煤储存在电力系统中），保证汽轮发电机组供应电网的电量满足电网调度要求。另一方面，对火力发电厂还需进行一次调频、二次调峰、深度调峰等灵活性改造，提高火电机组对风电+光伏等新能源消纳的灵活性和稳定性，确保电力系统安全可靠。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种风光储火的综合智慧能源服务系统，其特征在于：包括锅炉（1），锅炉（1）的输入端连接原煤，锅炉（1）的输出端连接汽轮机（2），汽轮机（2）的输出端连接发电机（3），发电机（3）的输出端连接发电机出口断路器（9），发电机出口断路器（9）的输出端连接两个配电支路，一个配电支路为：与发电机出口断路器（9）相连接的主变压器（6），主变压器（6）连接配电装置，配电装置输出的电能进入电网；另一个配电支路为：与发电机出口断路器（9）相连接的厂用电变压器（7），厂用电变压器（7）出口母线段连接高压配电装置和低压配电装置；而且，风电、光伏通过风光变压器（8）接入火电机组的厂用电变压器出口母线段，为火电厂高压配电装置和低压配电装置供电。
2.根据权利要求1所述的一种风光储火的综合智慧能源服务系统，其特征在于：汽轮机（2）的水侧连接凝汽器（4），凝汽器（4）通过水泵（5）再进入锅炉（1）。
3.根据权利要求1所述的一种风光储火的综合智慧能源服务系统，其特征在于：厂用电变压器（7）的出口母线段还连接存量配电装置、增量配电装置和其余配电装置；其中，存量配电装置连接空压机系统和除盐水处理系统；增量配电装置连接空分系统和制氢系统。
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