[發明專利]新能源富集地區氣電雙向調峰系統

在審

• 申請號: 201610726251.7
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN107785923A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 朱國皓;馮毅;李達非;程偉;馬昌林;趙思真;張敏玲;胡文俊;黃宏輝
• 申請（專利權）人: 上海太陽能科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 楊元焱

技術領域

本發明涉及電力系統，尤其涉及一種新能源富集地區氣電雙向調峰系統。

背景技術

眾所周知，我國能源供應和能源需求呈逆向分布，在資源上“西富東貧、北多南少”，在需求上則恰恰相反。值得一提的是，不僅是煤炭、石油等化石能源如此，新能源如風能、太陽能也是如此：80％以上的風能資源分布在“三北”地區，太陽能資源也是“高原大于平原、西部大于東部”，而75％以上的能源需求集中在東部、中部地區。

一方面“三北”地區經濟發展相對滯后、電力需求不足、電力市場狹小，另一方面卻是化石能源和新能源都比較富足，這就必然導致新能源消納上的矛盾。

而“三北”地區新能源近年來的爆發式增長激化了這種矛盾。風電方面，至2010年年底，我國并網風電4182.7萬千瓦，超過美國、居全球第一。截至2015年第三季度，我國風電裝機10885萬千瓦，短短5年翻了一番還多。2014年，國家電網經營區域新增風電裝機容量2319.6萬千瓦，同比增長竟達44.2％。“十二五”以來，新能源發展迅猛。光伏發電方面，2010年年底，我國光伏裝機89.3萬千瓦，而到2015年9月底，這個數字已經變成3795萬千瓦，5年翻了六番還多。

天然氣方面，放眼全球，提高發電用天然氣消費比例是大勢所趨。根據埃克森美孚《2030年能源展望報告》，到2030年，天然氣占全球能源消費的比例將從20％升至25％左右，超過煤炭成為世界第二大能源，原因就在于發電領域對天然氣需求的急劇增加。

從發達國家的情況看，天然氣已成為美國、日本、歐洲電力的重要來源。得益于“頁巖革命”，2000年至2012年，美國天然發電量增長96％。日本天然氣消費的70％來自發電領域，而且鑒于福島核泄漏事故導致日本重啟核電面臨諸多困難，未來日本天然氣發電的比例將只增不減。即便是在遭受金融危機嚴重打擊的歐洲，天然氣發電在其電力結構中的占比仍在20％至30％。

在世界第一大能源消費國中國，天然氣發電也保持著較快的增長速度。中國電力企業聯合會的數據顯示，截至2013年年底，我國天然氣發電裝機容量為4500萬千瓦左右，占全國總裝機容量的3.45％；發電量達1143億千瓦時，占總發電量的2.19％，已超越核電，成為我國第四大電力來源。

根據2016年全國能源工作會議提出的目標，要在2016年實現新增風電裝機2000萬千瓦和光伏新增裝機1500萬千瓦。與此同時，棄風棄光率再度高起，主要因為電力行業整體供大于求。2015年全社會用電量僅增長0.5％。2015年全國發電設備平均利用小時只有3969小時，為1978年以來最低，目前看來2016年電力需求可能依然持續疲弱，如果完成國家能源局此前定下的全年可再生能源新增裝機目標，2016年棄風棄光的問題可能更嚴重，可再生能源行業盈利將受到更嚴峻考驗。

發明內容

本發明的目的，就是為了提供一種新能源富集地區氣電雙向調峰系統。

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種新能源富集地區氣電雙向調峰系統，包括新能源電站、電網、水電解制氫裝置、氫燃料電池生產裝置、天然氣輸氣管道、燃氣發電裝置和地源熱泵；新能源電站分別連接電網、水電解制氫裝置和地源熱泵，向電網、水電解制氫裝置和地源熱泵送電；水電解制氫裝置分別連接氫燃料電池生產裝置和天然氣輸氣管道，向氫燃料電池生產裝置輸送氫氣，或將氫氣制成甲烷后送入天然氣管道；燃氣發電裝置分別與天然氣輸氣管道、電網相連，接收來自天然氣輸氣管道的燃氣發電，并將電力輸送至電網。

所述新能源電站包括光伏電站或/和風力發電站。

目前三北地區一方面經濟發展相對滯后、電力需求不足、電力市場狹小，另一方面化石能源和新能源都比較富足，這樣就產生了新能源發電無處消納的問題，不得不對新能源發電進行限制，也就是“棄風棄光”。本發明由于采用了新能源富集地區氣電雙向調峰系統和方法，就可利用新能源產生的多余電能制備氫氣，氫氣可以制成甲烷后注入天然氣管道，起到了儲能的作用。多余電能還可供地源熱泵使用。同時，氫氣還可用來制作氫燃料電池，供制造新能源車使用。而當電網用電高峰來到時，余電制氣系統可以立即停止工作。同時，可以利用天然氣驅動燃氣發電機發電，對電網進行補充供電，這樣通過天然氣發電的反向調節，解決了新能源發電隨機性的問題，起到了氣電雙向深度調峰的作用。系統工作時所產生的熱量可以供附近工業區。相對目前新能源富集地區棄風棄光，直接將資源浪費的情況來說，該系統還是值得利用的。該系統的建設目的是構造一個可靠、穩定、友好、可調的智慧能源應用案例，取代常規火電機組。

附圖說明