一种风光互补发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种风光互补发电系统，包括吸热塔，和分别与吸热塔相连的高温熔盐罐、低温熔盐罐和熔盐电加热炉；所述高温熔盐罐和低温熔盐罐分别连通至熔盐蒸汽发生器，熔盐蒸汽发生器分别连通至除氧器和汽轮发电机；汽轮发电机和除氧器通过冷凝器相连通，汽轮发电机连接至厂级电力调度控制系统，厂级电力调度控制系统一路连接电网，一路连接风力发电机，风力发电机进一步连接熔盐电加热炉和高温熔盐罐的电加热器。本实用新型专利技术充分利用了风力发电与太阳能光热发电的特点，实现风力及太阳能光热发电利用率的最大化，并增强了电网的稳定性，减少新能源发电对电网造成的冲击。其设计新颖、系统结构简单、使用操作方便，具有很强的示范性及突出的节能减排效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于风光互补发电应用领域，特别是一种既可以实现厂级电力输出的平稳性，又可最大限度的提高风力及太阳能光热发电的利用率的风光互补发电系统。
技术介绍
近年来，随着节能减排政策的不断出台，我国新能源发电产业快速发展，装机容量逐年攀升，成为我国电力供应结构中的新兴力量，对改善我国电源结构，降低污染排放起着重要的作用。据统计，截止2015年末，我国发电火电装机容量9.9亿千瓦；风电装机容量12934万千瓦；太阳能发电装机容量4158万千瓦。在我国，风力发电主要集中在我国东部沿海及新疆、内蒙古和甘肃等地区，而我国电力负荷主要在中部以及东部和南部，西北地区大量可再生能源电力必须从资源丰富地区输送到中部和东南部高电力负荷地区。由于我国风力资源集中、规模大，远离负荷中心，资源地市场规模小、难以就地消纳；另一方面，由于风电本身具有波动性和间歇性等特点，风电并网需要配套建设调峰电源，而我国风电资源集中的地区，电源结构单一，基本没有调峰能力，加之电网长距离输电能力的不匹配，造成风电上网问题成为制约风力发电的最大瓶颈。当风力发电功率与用电负荷不平衡时，不得不放弃部分风电，即弃风。据统计，2012年，弃风电量达208亿千瓦时，弃风率约17％。2013年，弃风率约11％，2014年弃风率约8.5％，2015年上半年，风电弃风电量175亿千瓦时平均弃风率15.2％。近年来，太阳能光热发电在我国开始逐渐推广，它是利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。它主要包括：吸热塔、反射镜、导热介质、熔盐蒸汽发生器、低温存储罐、高温存储罐、汽轮机发电机、冷凝器、凝结水泵、除氧器、给水泵等设备。目前常用的导热介质主要包括：水、导热油、熔盐等。熔盐具有使用温度范围广、蒸汽压低、热容量大、粘度低、化学稳定性良好以及价格低廉等优点，并且，熔盐储能技术具有环保无污染、安全可靠和投资成本低等优势，在大中型太阳能光热发电站得到广泛应用。太阳能光热发电工艺流程为：当太阳辐射存在时，低温存储罐中的熔盐进入吸热塔吸收反射镜反射来的太阳光热，熔盐被加热后直接进入高温存储罐，部分熔盐经高温熔盐泵送入蒸汽发生器加热给水，给水受热变成蒸汽，驱动汽轮发电机发电，汽轮机排汽经冷凝器凝结成水，经凝结水泵、除氧器、给水泵后，再次进入熔盐蒸汽发生器。熔盐释放热量后进入低温熔盐罐，并再次进入吸热塔加热。当太阳辐射缺失时，高温存储罐中的导热介质进入蒸汽发生器释放热量，维持机组正常运行，释放热量后的熔盐进入低温存储罐。该技术不但避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，大大降低太阳能发电的成本，而且拥有光伏太阳能所无法比拟的优势，通过配置储热系统并增大集热系统的容量，当太阳辐射存在时，汽轮发电机组发电的同时，储热系统进行储热；在太阳辐射缺失的情况下，汽轮发电机组利用储热系统的放热，仍然可以满负荷发电。储热系统的容量足够的情况下，机组可以连续24小时发电。但由于太阳能光热发电系统启停时间长、代价高，所以在连续阴雨以及极端天气等情况，太阳能光热发电系统无法获得足够太阳能资源时，频繁启停势必导致光热电站经济性的下降，所以在较短时间出现上述情况时，需要通过熔盐加热装置对熔盐进行补热，维持熔盐温度，这就需要消耗大量的一次能源或电能，大幅增加了光热发电成本。我国太阳能资源主要集中在西北地区，该地区太阳能资源总储量约占全国总储量的34％，而该地区也是风力资源较集中的地区，将风力发电过剩的电力与太阳能光热发电需要的补热能源进行互补，可以有效解决两种清洁能源存在的不足。
技术实现思路
本技术所要解决的是风力发电弃风问题及太阳能光热发电的补热问题，提出一种利用太阳能光热发电储能单元实现对风力发电进行调峰运行，并存储过剩风力发电电能的新技术。本技术设计新颖、系统结构简单、使用操作方便，充分利用了风力发电与太阳能光热发电的特点，实现风力及太阳能光热发电利用率的最大化，并增强了电网的稳定性，减少新能源发电对电网可能造成的冲击。具有很强的示范性及突出的节能减排效果。本技术的实施例采用如下技术方案：根据本技术提供的一个实施例，本技术提供了一种风光互补发电系统，包括吸热塔，和分别与吸热塔相连的高温熔盐罐、低温熔盐罐和熔盐电加热炉；所述高温熔盐罐和低温熔盐罐分别连通至熔盐蒸汽发生器，熔盐蒸汽发生器分别连通至除氧器和汽轮发电机；汽轮发电机和除氧器通过冷凝器相连通，汽轮发电机连接至厂级电力调度控制系统，厂级电力调度控制系统一路连接电网，一路连接风力发电机，风力发电机进一步连接熔盐电加热炉和高温熔盐罐。作为优化，所述吸热塔前设有反光镜。作为优化，所述熔盐电加热炉的熔盐出口与低温熔盐罐的顶部、高温熔盐罐的熔盐入口及吸热塔入口连接。作为优化，所述高温熔盐罐通过高温熔盐泵与熔盐蒸汽发生器相连通。作为优化，所述熔盐蒸汽发生器通过给水泵与除氧器相连通。作为优化，所述除氧器通过凝结水泵与冷凝器相连通。作为优化，所述熔盐电加热炉出口设有温度传感器。作为优化，所述高温熔盐罐设置有一套电加热器。作为优化，所述风力发电机附近设置有风力监测和预测装置。本技术的有益效果为：本技术实现了太阳能光热发电与风力发电之间的能源互补，充分利用了太阳能光热发电的储能优势及风力发电的过剩风能，实现了厂级发电负荷的稳定性，有利于电网的安全稳定运行。本技术新增设备较少，新增设备占地面积小，技术成熟和投资成本低，适合大规模推广应用。本技术所述的储能介质为熔盐，与传统的电池储能技术相比，具有投资成本低廉，储能寿命较长，循环效率高、传热蓄热稳定等特点。本技术所述的熔盐电加热炉，使用的电力为风力发电过剩电能或低谷时段的风电等新能源得到的电能，系统热转换效率高，同时熔盐储能供热过程无碳排放，对环境无污染，因此达到了节能减排的效果。本技术所述的系统利用厂级电力调度系统接收来自风力发电厂的实时风电出力情况和未来各段时间风力预测数据，并根据预测风力判断风电出力变化趋势，实现太阳能光热发电对风力发电的调峰运行，此外还可实现将过剩的风力发电电能进行存储并再次利用。有利于提高电网稳定性和清洁能源使用率。附图说明图1是本技术的系统示意图。图中：1-吸热塔；2-反光镜；3-低温熔盐罐；4-低温熔盐泵；5-熔盐电加热炉；6-高温熔盐罐；7-高温熔盐泵；8-熔盐蒸汽发生器；9-汽轮发电机；10-冷凝器；11-凝结水泵；12-除氧器；13-给水泵；14-风力发电机；15-厂级电力调度控制系统；16-吸热塔入口门；17-吸热塔出口门；18-加热炉入口门；19-加热炉至吸热塔入口门；20-加热炉至高温熔盐罐入口门；21-温度传感器；22-加热炉至低温熔盐罐再循环门；23-电加热器；24-电网；25-风力监测和预测装置。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。如图1所示，本实施例包括：吸热塔1、反光镜2、低温熔盐罐3、低温熔盐泵4、熔盐电加热炉5、高温熔盐罐6、高温熔盐泵7、熔盐蒸汽发生器8、汽轮发电机9、冷凝器10、凝结水泵11、除氧器12、给水泵13、风力发电机14、厂级电力调度控制系统15、吸热塔入口门16、吸热塔出口门17、熔盐电加热炉入口门18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风光互补发电系统，其特征在于，包括吸热塔(1)，和分别与吸热塔(1)相连的高温熔盐罐(6)、低温熔盐罐(3)和熔盐电加热炉(5)；所述高温熔盐罐(6)和低温熔盐罐(3)分别连通至熔盐蒸汽发生器(8)，熔盐蒸汽发生器(8)分别连通至除氧器(12)和汽轮发电机(9)；汽轮发电机(9)和除氧器(12)通过冷凝器(10)相连通，汽轮发电机(9)连接至厂级电力调度控制系统(15)，厂级电力调度控制系统(15)一路连接电网(24)，一路连接风力发电机(14)，风力发电机(14)进一步连接熔盐电加热炉(5)和高温熔盐罐(6)。

【技术特征摘要】
1.一种风光互补发电系统，其特征在于，包括吸热塔(1)，和分别与吸热塔(1)相连的高温熔盐罐(6)、低温熔盐罐(3)和熔盐电加热炉(5)；所述高温熔盐罐(6)和低温熔盐罐(3)分别连通至熔盐蒸汽发生器(8)，熔盐蒸汽发生器(8)分别连通至除氧器(12)和汽轮发电机(9)；汽轮发电机(9)和除氧器(12)通过冷凝器(10)相连通，汽轮发电机(9)连接至厂级电力调度控制系统(15)，厂级电力调度控制系统(15)一路连接电网(24)，一路连接风力发电机(14)，风力发电机(14)进一步连接熔盐电加热炉(5)和高温熔盐罐(6)。2.根据权利要求1所述的一种风光互补发电系统，其特征在于，所述吸热塔(1)前设有反光镜(2)。3.根据权利要求1所述的一种风光互补发电系统，其特征在于，熔盐电加热炉(5)的熔盐出口与低温熔盐罐(3)的顶部、高温熔盐罐(6)的熔盐入口及吸热塔(1)入口连接。4.根据权利要求1所述的一种风光互补发电系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，宁罡，周斌，刘德荣，吕蒙，王涛，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院西安有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61