【技术实现步骤摘要】
一种近零排放的多能互补联合发电系统及控制方法
[0001]本专利技术涉及电力行业
，具体涉及一种近零排放的多能互补联合发电系统及控制方法。
技术介绍
[0002]能源危机是当今世界各国最关心的焦点之一，从工业革命开始，人类工业化所需的能量就是由煤、石油等传统化石能源提供的，但是这种资源不仅有限，而且产生的排放物严重破坏了人们的生态环境。能源的短缺以及环境的恶化促使人类开发可再生清洁能源，这其中太阳能、风能具有非常大的发展潜力，这两种能源都取之不尽、用之不竭，而且洁净安全。通过对太阳能及风能多年的积极开发，截止2020年，我国的光伏发电累计装机容量达到了253GW，风力发电累计装机容量达到了281GW，光伏及风力发电都得到了长足的发展，但发电波动较大、过负荷能力较差等缺点制约了其进一步发展的空间。
[0003]在寻找并开发可再生清洁能源的同时，对现有发电技术进行节能减排改造也能有效助力实现“双碳”目标，在各种发电技术中，燃气
‑
蒸汽联合循环发电由于具有高效低耗、启动快、建设周期短等优点而得到了大力发展，燃气
‑
蒸汽联合循环机组除了能够提供电力外，还能提供大量优质的低温冷能或热能。
技术实现思路
[0004]为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种近零排放的多能互补联合发电系统及控制方法。
[0005]本专利技术结合现有风力发电、光伏发电以及燃气
‑
蒸汽联合循环的工作原理及各个组件设置，通过引入燃气
‑>蒸汽联合循环来平衡风力及光伏发电的波动，对两种发电形式进行有机结合并设置相应的工作和控制逻辑，能够有效解决风力发电及光伏发电并网波动性较大的问题，并且本系统在保证整体电能平稳输出的同时实现了近零排放。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种近零排放的多能互补联合发电系统，包括可再生能源发电子系统及燃气蒸汽联合发电子系统；
[0008]所述可再生能源发电子系统包括储能装置、光伏发电装置、风力发电装置及电网；
[0009]具体连接方式如下：
[0010]所述光伏发电装置的电力输出端分别与储能装置及电网连接，所述风力发电装置的电力输出端分别与电网和储能装置连接，所述储能装置的输出端与电网连接；
[0011]所述燃气蒸汽联合发电子系统包括LNG储存装置、CO2储存装置、第一换热器、空分制氧装置、燃烧器、燃气轮机、发电机、蒸汽轮机、第一空气冷却器、水泵、第二换热器、第二空气冷却器、第一气液分离器、压缩机及第二气液分离器；
[0012]具体连接方式如下：
[0013]第一换热器的物流输入端分别与LNG储存装置及压缩机的物流输出端连接，其物
流输出端分别与燃烧器及第二气液分离器的输入端连接，所述LNG储存装置的物流输入端与储能装置连接，所述燃烧器的输入端还与空分制氧装置连接，其输出端与燃气轮机的输入端连接，所述燃气轮机的输出端分别与压缩机的输入端、第二换热器的输入端及发电机的输入端连接；所述第二换热器的输入端还与水泵连接，所述第二换热器的输出端分别与第二空气冷却器的输入端及蒸汽轮机的输入端连接，所述第二空气冷却器、第一气液分离器及压缩机依次连接，所述第一气液分离器的输出端与室外环境连接；
[0014]第二气液分离器的物流输出端分别与CO2储存装置及室外环境相连接；
[0015]所述发电机的输出端分别与储能装置、电网及空分制氧装置的输入端连接，所述发电机的输入端分别与蒸汽轮机及燃气轮机的输出端连接，所述蒸汽轮机的输出端还依次与第一空气冷却器及水泵连接。
[0016]进一步，电网的电能由光伏发电装置、风力发电装置、发电机及储能装置中的一项或任意数量组合提供。
[0017]进一步，光伏发电装置和风力发电装置的组合最大发电功率为电网的额定需求功率。
[0018]进一步，该系统还向外界提供冷能及热能，通过接入换热介质与第一换热器连接，置换热能；通过接入换热介质与第一空气冷却器或第二空气冷却器连接置换低温余热。
[0019]一种多能互补联合发电系统的控制方法，包括：
[0020]当光伏发电装置和风力发电装置的发电功率大于电网的额定需求功率时，则以光伏发电装置和风能发电装置输出的电能输送至电网，此时发电机向电网补充输送剩余所需电能，发电机额外产生的电能输送至储能装置；
[0021]当光伏发电装置和风力发电装置的发电功率小于电网的额定需求功率时，由储能装置补充向电网供电使得电网的输入功保持稳定，同时向LNG储存装置发送信号启动燃气蒸汽联合发电子系统；
[0022]所述燃气蒸汽联合发电子系统收到启动命令后，其产生的电能优先输出至电网，此时光伏发电装置和风力发电装置补充输送电能，则储能装置逐渐减少向电网供电，直至停止；
[0023]当输入电网的功率达到额定输入功率时，则发电机额外的电能输送至储能装置进行储存。
[0024]进一步，还包括当光伏发电装置、风力发电装置及燃气蒸汽联合发电子系统的发电功率之和大于电网的额定需求功率且储能装置储存较多电能，则由储能装置向LNG储存装置发送信号减少LNG的供应，降低燃气蒸汽联合发电子系统的额定净输出功率，并保证电网的输入功率保持稳定使储能装置中储存的电能处于适中状态。
[0025]更进一步，较多是指储能装置总容量的85％以上，适中为介于总容量的15％
‑
85％。
[0026]进一步，燃气蒸汽联合发电子系统的发电功率调节由储能装置中储存电量决定，具体为：
[0027]当储能装置的储能大于高位值，则降低LNG的输出，即降低功率；
[0028]当储能装置的储能低于所设置的低位值，则增加LNG的输出，即提高功率。
[0029]进一步，由于收发信号具有延迟性，储能装置所设置高位值需满足在延迟时间内
当光伏发电装置和风力发电装置都以最大功率运行时，且储能装置中储存的电能未达其最大储存容量；储能装置所设置低位值需满足在延迟时间内当光伏发电装置和风力发电装置发电功率都为0时，储能装置中储存的电能未被耗尽。
[0030]进一步，当光伏发电装置、风力发电装置及燃气蒸汽联合发电子系统的总输出功率大于电网的需求功率时，光伏发电装置和风力发电装置的发电功率之和与燃气蒸汽联合发电子系统的发电功率两者中较大的一方优先向电网输送电能，发电功率较小一方补充电网所需电能，多余电能输送至储能装置；
[0031]当光伏发电装置、风力发电装置以及燃气蒸汽联合发电子系统的总输出功率小于满足电网的需求功率时，则由储能装置补充输送电网所需的电能。
[0032]进一步，系统输出功率可变范围为0至2倍电网的额定需求功率。
[0033]本专利技术的有益效果：
[0034](1)当光伏发电装置及风力发电装置由于外界条件变化造成输出发电功率产生波动时，短时间内先由储能装置向电网补充输送电能，之后再利用燃气蒸汽联合发电子系统向电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种近零排放的多能互补联合发电系统，其特征在于，包括可再生能源发电子系统及燃气蒸汽联合发电子系统；所述可再生能源发电子系统包括储能装置、光伏发电装置、风力发电装置及电网；具体连接方式如下：所述光伏发电装置的电力输出端分别与储能装置及电网连接，所述风力发电装置的电力输出端分别与电网和储能装置连接，所述储能装置的输出端与电网连接；所述燃气蒸汽联合发电子系统包括LNG储存装置、CO2储存装置、第一换热器、空分制氧装置、燃烧器、燃气轮机、发电机、蒸汽轮机、第一空气冷却器、水泵、第二换热器、第二空气冷却器、第一气液分离器、压缩机及第二气液分离器；具体连接方式如下：第一换热器的物流输入端分别与LNG储存装置及压缩机的物流输出端连接，其物流输出端分别与燃烧器及第二气液分离器的输入端连接，所述LNG储存装置的物流输入端与储能装置连接，所述燃烧器的输入端还与空分制氧装置连接，其输出端与燃气轮机的输入端连接，所述燃气轮机的输出端分别与压缩机的输入端、第二换热器的输入端及发电机的输入端连接；所述第二换热器的输入端还与水泵连接，所述第二换热器的输出端分别与第二空气冷却器的输入端及蒸汽轮机的输入端连接，所述第二空气冷却器、第一气液分离器及压缩机依次连接，所述第一气液分离器的输出端与室外环境连接；第二气液分离器的物流输出端分别与CO2储存装置及室外环境相连接；所述发电机的输出端分别与储能装置、电网及空分制氧装置的输入端连接，所述发电机的输入端分别与蒸汽轮机及燃气轮机的输出端连接，所述蒸汽轮机的输出端还依次与第一空气冷却器及水泵连接。2.根据权利要求1所述的多能互补联合发电系统，其特征在于，电网的电能由光伏发电装置、风力发电装置、发电机及储能装置中的一项或任意数量组合提供。3.根据权利要求2所述多能互补联合发电系统，其特征在于，光伏发电装置和风力发电装置的组合最大发电功率为电网的额定需求功率。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的多能互补联合发电系统，其特征在于，该系统还向外界提供冷能及热能，通过接入换热介质与第一换热器连接，置换热能；通过接入换热介质与第一空气冷却器或第二空气冷却器连接置换低温余热。5.一种基于权利要求1
‑
4任一项所述的多能互补联合发电系统的控制方法，其特征在于，当光伏发电装置和风力发电装置的发电功率大于电...
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