一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统技术方案

一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，所述火电厂包括火电机组和厂用电系统，所述火电机组分别接入厂用电系统和电网系统进行供电；所述综合能源调峰调频系统包括分别连接厂用电系统的光伏系统、储能系统及电解水制氢系统；所述光伏系统与所述厂用电系统单向连接，用于向所述厂用电系统输电；所述储能系统与所述厂用电系统双向连接，用于进行电能存储或输出；所述电解水制氢系统与所述厂用电系统单向连接，用于产出氧气和氢气，所述氧气通向所述火电机组进行富氧燃烧，所述氢气被收集利用。本技术能够有效降低化石燃料的消耗及污染物排放，并且能够大幅提高火电厂的调节能力。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种火电厂调峰调频系统，尤其是一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，属于电力系统调频。

技术介绍

1、目前，大型火电机组长期承担繁重的调峰调频任务，会造成机组煤耗率提高、锅炉承受大幅温度变化等问题，同时火电机组的实际运行较自动增益控制(agc)指令有明显的滞后现象，机组的调节速率较慢，调节精度较低。随着电网对大型火电机组的调节性能的要求越来越高，火电机组难以适应，因此带来了诸多不利影响。例如，火电机组适用于大幅度、连续、单向的升降负荷，而电力系统的调节任务尤其是调频任务往往是小幅度、频繁、折返的调节。火电机组的调频性能较差，响应时滞长、机组爬坡速率低，不适合短时调频，调频精度不高，有时甚至会造成反向调频。主要是由于能量转换时间较长(磨煤、燃烧)、机组具有调速不灵敏区。参与调峰调频，加剧了机组磨损而损害机组寿命，增加了燃料消耗，提升了运营成本，增加了废物排放和系统的热备用容量。

2、同时，为应对环保要求，现今的火电厂进行了除尘、脱硫、脱硝等的大量环保改造工作，给辅机运行带来了新的不平衡，机组严重偏离设计要求运行，给锅炉的安全性、经济性带来了不确定性。

3、综上，要求火电厂根据实际情况，加强运行优化调整，完善设备检修维护管理手段，运用科技创新手段实施节能技术改造。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述不足，本技术提供一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，该系统能够有效降低化石燃料的消耗及污染物排放，并且能够大幅提高火电厂的调节能力。

2、本技术解决其技术问题采用的技术方案是：

3、一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，所述火电厂包括火电机组和厂用电系统，所述火电机组分别接入厂用电系统和电网系统进行供电；所述综合能源调峰调频系统包括分别连接厂用电系统的光伏系统、储能系统及电解水制氢系统；所述光伏系统与所述厂用电系统单向连接，用于向所述厂用电系统输电；所述储能系统与所述厂用电系统双向连接，用于进行电能存储或输出；所述电解水制氢系统与所述厂用电系统单向连接，用于产出氧气和氢气，所述氧气通向所述火电机组进行富氧燃烧，所述氢气被收集利用。

4、可选的，所述厂用电系统包括厂用电母线，所述厂用电母线上连接有无功补偿装置。

5、可选的，所述火电机组包括相连接的锅炉、汽轮机、发电机及发电控制模组，锅炉的输出端连接汽轮机的输入端，汽轮机的输出端又与发电机的输入端连接，发电机的输出端再分别通过主变压器和高压厂用变压器连接至电网系统和厂用电母线；

6、所述发电控制模组又包括ems单元、dcs单元和rtu单元，所述rtu单元用于分别向ems单元和dcs单元发送agc指令，所述dcs单元用于接收发电机的功率信号并将功率控制信号传送给汽轮机，所述发电机与所述储能系统的功率合并信号传送至电网系统。

7、可选的，所述光伏系统包括光伏组件，所述光伏组件依次通过第一dc/ac逆变器和第一升压变压器连接至厂用电母线。

8、可选的，所述光伏组件包括相连接的太阳能电池板和蓄电池，所述第一dc/ac逆变器一体化还连接有光伏控制器，所述光伏控制器用于控制光伏组件的直流输入以及第一dc/ac逆变器的交流输出。

9、可选的，所述储能系统包括至少一个储能电池，每个储能电池均依次通过储能变流器和储能升压变压器连接至厂用电母线。

10、可选的，所述电解水制氢系统包括具有出氧口和出氢口的电解水制氢装置，所述电解水制氢装置依次通过第二dc/ac逆变器和第二升压变压器连接至厂用电母线；所述氧气由出氧口通过输氧管道连通至锅炉的燃烧器；所述氢气由出氢口通过输氢管道连通至加氢站或天然气管道。

11、相比现有技术中，大型火电机组长期承担繁重的调峰调频任务，带来机组煤耗率升高、锅炉承受大幅温度变化等问题，同时，机组实际运行较自动增益控制(agc)指令有明显滞后现象，导致调节速率较慢，调节精度较低的问题。本技术的一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，借助上述技术方案，至少能够实现以下的技术优势：

12、本技术的综合能源调峰调频系统，一是利用储能系统、光伏系统或者电解水制氢系统的快速功率调节能力，能够提高电厂的综合性能指标；二是利用空地建设光伏系统来发电，供应厂内用电设备的部分负荷，能够降低厂用电率，提高清洁能源发电份额，光伏系统在夜间不发电期间又能够提供无功补偿；三是利用电解水制氢系统产生的氧气，供锅炉富氧燃烧，能够进一步降低油耗，提高锅炉点火稳燃能力，降低污染物排放，且能够实现机组超低负荷灵活性调峰；四是将电解水制氢系统产生的氢气用于交通、工业园区等商业化利用，能够拓展电厂收入，经济效益显著。

13、此外，本技术中的各个系统均接入厂用电系统，且相互独立，可以根据实际情况分步实施，同时，各系统间可通过上层优化控制系统相互协调，在时间上具有互补性，增加或删减某个系统只需对控制系统进行改造即可，工程可实施性极高。

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【技术保护点】

1.一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，所述火电厂包括火电机组和厂用电系统，所述火电机组分别接入厂用电系统和电网系统进行供电；其特征在于，所述综合能源调峰调频系统包括分别连接厂用电系统的光伏系统、储能系统及电解水制氢系统；所述光伏系统与所述厂用电系统单向连接，用于向所述厂用电系统输电；所述储能系统与所述厂用电系统双向连接，用于进行电能存储或输出；所述电解水制氢系统与所述厂用电系统单向连接，用于产出氧气和氢气，所述氧气通向所述火电机组进行富氧燃烧，所述氢气被收集利用。

2.根据权利要求1所述的一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，其特征在于，所述厂用电系统包括厂用电母线，所述厂用电母线上连接有无功补偿装置。

3.根据权利要求2所述的一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，其特征在于，所述火电机组包括相连接的锅炉、汽轮机、发电机及发电控制模组，锅炉的输出端连接汽轮机的输入端，汽轮机的输出端又与发电机的输入端连接，发电机的输出端再分别通过主变压器和高压厂用变压器连接至电网系统和厂用电母线；

4.根据权利要求3所述的一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，其特征在于，所述光伏系统包括光伏组件，所述光伏组件依次通过第一DC/AC逆变器和第一升压变压器连接至厂用电母线。

5.根据权利要求4所述的一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，其特征在于，所述光伏组件包括相连接的太阳能电池板和蓄电池，所述第一DC/AC逆变器一体化还连接有光伏控制器，所述光伏控制器用于控制光伏组件的直流输入以及第一DC/AC逆变器的交流输出。

6.根据权利要求5所述的一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，其特征在于，所述储能系统包括至少一个储能电池，每个储能电池均依次通过储能变流器和储能升压变压器连接至厂用电母线。

7.根据权利要求6所述的一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，其特征在于，所述电解水制氢系统包括具有出氧口和出氢口的电解水制氢装置，所述电解水制氢装置依次通过第二DC/AC逆变器和第二升压变压器连接至厂用电母线；所述氧气由出氧口通过输氧管道连通至锅炉的燃烧器；所述氢气由出氢口通过输氢管道连通至加氢站或天然气管道。

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【技术特征摘要】

1.一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，所述火电厂包括火电机组和厂用电系统，所述火电机组分别接入厂用电系统和电网系统进行供电；其特征在于，所述综合能源调峰调频系统包括分别连接厂用电系统的光伏系统、储能系统及电解水制氢系统；所述光伏系统与所述厂用电系统单向连接，用于向所述厂用电系统输电；所述储能系统与所述厂用电系统双向连接，用于进行电能存储或输出；所述电解水制氢系统与所述厂用电系统单向连接，用于产出氧气和氢气，所述氧气通向所述火电机组进行富氧燃烧，所述氢气被收集利用。

2.根据权利要求1所述的一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，其特征在于，所述厂用电系统包括厂用电母线，所述厂用电母线上连接有无功补偿装置。

3.根据权利要求2所述的一种基于火电厂的综合能源调峰调频系统，其特征在于，所述火电机组包括相连接的锅炉、汽轮机、发电机及发电控制模组，锅炉的输出端连接汽轮机的输入端，汽轮机的输出端又与发电机的输入端连接，发电机的输出端再分别通过主变压器和高压厂用变压器连接至电网系统和厂用电母线；

4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢耀敏，郭洪义，李文雄，王立平，杨琨，张天宝，奚芸华，李国富，李博伟，赵计平，
申请(专利权)人：内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，
类型：新型
国别省市：