[發明專利]燃煤發電機組與新能源發電機組的多能互補發電系統

在審

• 申請號: 201710550714.3
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107171363A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 劉建民;李永生;陳國慶;李軍洋
• 申請（專利權）人: 北京生態經濟科技有限公司;國電科學技術研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司11544
• 代理人: 孫巍

技術領域

本發明涉及一種能源互補發電系統，特別是涉及一種燃煤發電機組與新能源發電機組的多能互補發電系統。

背景技術

在環保要求日益嚴格，能源獲取越來越復雜的形勢下，開發利用新能源對解決當今世界環境污染與資源短缺問題，實現節能減排，緩解能源危機具有非常重要的意義。近年來，我國新能源產業進入了快速發展時期，政府重點支持了新能源發電，大力推進風電規模化發展，積極支持太陽能光伏發電應用。國家能源局數據顯示，從2010年到2016年全國可再生能源發電裝機容量從2.54億千瓦增加到5.7億千瓦，占全部電力裝機總量的34.6％。截至2016年末，我國水能、風能和太陽能發電機組的總裝機容量分別達到3.2億千瓦、1.3億千瓦和0.43億千瓦，均居世界第一，生物質能發電技術平穩發展，垃圾發電裝機容量穩步提升。

但是，必須看到，風能、太陽能、生物質等新能源發電雖具有清潔、無限量、可再生等優點，但也具有受環境影響大、容量小、獨立向負荷提供可靠供電的能力弱、對電網波動大等問題，由此導致“棄風”、“棄光”等問題日益突出。國家能源局數據顯示，2016年我國平均棄風率17％，平均棄光率20％左右。新能源發電影響電網系統安全穩定的缺點是其發展中的主要障礙，如何解決以新能源發電為主導電源的電網安全性、穩定性、可靠性等多方面的問題，是推進新能源成為未來的主導能源的關鍵，在能源問題逐步加劇與新能源快速發展的背景下具有重要的現實價值和意義。

為了提高新能源輸出的穩定性和可靠性，解決新能源發電消納問題，化解棄風、棄光、棄水等現象，我國提出了多能互補的能源政策。所謂多能互補就是利用大型綜合能源基地風能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優勢，充分發揮流域梯級水電站、具有靈活調節性能的火電機組的調峰能力，開展風光水火儲多能互補系統一體化運行，提高電力輸出功率的穩定性，提升電力系統消納風電、光伏發電等間歇性可再生能源的能力和綜合效益。

目前國內已建、在建和擬建的多能互補工程主要采用兩種模式，一種是面向終端用戶電、熱、冷、氣等多種用能需求，以天然氣分布式能源為主，采用天然氣為主要燃料帶動發電設備運行，產生的電力供應用戶，發電后排出的余熱通過余熱回收利用設備向用戶供熱、供冷，大大提高整個系統的一次能源利用率，實現了能源的梯級利用。二是面向大型綜合型電源基地，利用大型綜合能源基地風能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優勢，推進風光水火儲多能互補。互補的形式有多種，主要有：“風-風互補”，“風-光互補”，“水-光(風)互補”，“煤電-光(風)互補”，“抽蓄-光(風)互補”。

專利(CN102882223B)提出了一種水風光和生物質多能集成互補發電方法及裝置，其方法是以水能為主體，充分利用水電站特有的山谷風，就地利用太陽能、生物質及其他能相對集中的可再生能源，將它們聚集在水電站周圍，以水電站低壓交流母線為接入點，組成以水電站為中心，水、風、光、生物質等多能集成互補發電系統。專利(CN106833782A)提出了一種多能互補的高效清潔能源系統及其應用，其方法充分利用火電廠、水電廠富余的發電能力，將電網消納不了的電能用于電解水制氫設備中制取清潔燃料氫氣，然后將氫氣按比例混合到天然氣中，供天然氣分布式能源站使用。專利(CN105863963A)提出了一種多能互補發電機組，集成了風電、光伏發電、微型燃氣輪機、燃料電池、蓄電廠、生物質發電，構建了多能互補的發電微網。專利(CN206149179U)提出了一種太陽能、風能多能互補的發電系統。

通過對比上述技術及當前存在的多能互補集成優化示范工程可知，面向終端用戶的多能互補模式主要是通過天然氣熱電冷三聯供、分布式可再生能源和能源智能微網等方式，實現多能協同供應和能源綜合梯級利用。該互補模式一般以城鎮、產業園區、大型公用設施為供能對象，由于供能對象固定、供能體量相對較小、系統簡單、運維方便，因而實施相對容易，效果比較明顯，為目前國內已建、在建和擬建項目采用的主要形式。而對于分布遠離城鎮等終端用戶、規模相對較大的風電、光電和小型水電，雖具備按照分布式能源模式集成互補向城鎮、產業園區、大型公用設施供電的能力，但由于遠離城鎮、產業園等終端用戶，不借助電網無法對其供電，無法規避其對電網的影響。利用大型能源基地的多種能源互補模式，雖可將規模相對較大的風電站、光伏電站與煤電、小型水電進行集成互補，但由于風電站、光伏電站裝機容量相對較大，且互補后仍采用并聯上網，其對電網的沖擊和擾動仍無法消除。綜上可知，目前尚無煤電與風電、光電等新能源發電機組有效的互補方式。

發明內容