【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源转换和储能，具体涉及一种掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统。
技术介绍
1、“双碳”目标下，能源行业加快绿色低碳转型，陆上风电、光伏电、海上风电等可再生能源产业发展迅猛。风电、光伏电等新能源电力波动性较大，大规模的接入我国电网导致现有的消纳资源日益不足，出现大量的弃风电、弃光伏电现象，造成极大的经济损失。
2、氢能作为理想的清洁能源载体，是一种优异的储能介质，其具有储能规模灵活、可跨季节储能等优势，在电力系统中可起到平滑可再生能源波动、提高可再生能源消纳的作用。基于氢电耦合的能源转化模式，可进一步促进可再生能源的规模化开发和灵活、高效利用。但单向的氢电耦合在系统灵活性和效率上存在不足。在我国现有的能源结构背景下，如何以氢为媒介，强化可再生能源与化石能源利用方式的高效、灵活耦合，是实现能源结构转型的重要途径。
3、燃气轮机在启停速度、升降负荷速率、污染物排放等方面较燃煤机组有巨大优势，燃气轮机联合循环在继承了简单循环灵活性优势的前提下将热效率提高到60％以上。近年来，世界三大燃气轮机制造厂商都开发了各自掺氢燃烧的微混燃烧器。而氢气在燃烧过程中具有零碳排放的特性，可作为燃气轮机的替代燃料。燃气轮机灵活、高效、掺氢燃烧技术成熟，这些优势使燃气轮机具备氢-电耦合的潜力，适合承担电网调峰等高灵活性任务，但燃气轮机单纯的电-氢-电系统效率较低，经济性差。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种掺氢
2、技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，包括新能源发电机组模块、与所述新能源发电机组连接的输电模块、与所述输电模块连接的制氢模块、与所述制氢模块连接的储氢模块、与所述储氢模块连接的掺氢燃气轮机模块以及与所述储氢模块和掺氢燃气轮机模块均连接的余热利用模块，所述储氢模块包括储氢罐以及用于容纳所述储氢罐的换热箱体，所述余热利用模块包括用于流通循环液的第一循环系统和第二循环系统，所述第一循环系统用于将循环液在所述换热箱体内与所述储氢罐换热来降低储氢罐温度，所述第二循环系统用于将循环液在所述换热箱体内与所述储氢罐换热来提高储氢罐温度。
4、优选的，所述掺氢燃气轮机模块包括燃料预热器和余热加热器，所述第一循环系统与所述燃料预热器连接，所述第一循环系统将换热后的循环液在所述燃料预热器内与燃气换热来提高燃气温度，所述第二循环系统与所述余热加热器连接，所述余热加热器用于加热所述循环液。
5、优选的，所述第一循环系统包括与所述换热箱体连接的第一主循环泵、连接在所述燃料预热器与换热箱体之间的第一循环管路、与所述换热箱体连接的第一储水泵以及与所述第一储水泵连接的第一储水箱，所述第二循环系统包括与所述换热箱体连接的第二主循环泵、连接在所述余热加热器与换热箱体之间的第二循环管路、与所述换热箱体连接的第二储水泵以及与所述第二储水泵连接的第二储水箱。
6、优选的，所述第一储水箱通过旁路管与所述第一循环管路连接，所述旁路管上设有旁路泵和旁路阀。
7、优选的，所述第一主循环泵与所述换热箱体之间设有第一主循环阀，所述第一循环管路上设有第二主循环阀，所述第一储水泵与所述换热箱体之间设有第一储水阀，所述第二主循环泵与所述换热箱体之间设有第三主循环阀，所述第二储水泵与所述换热箱体之间设有第二储水阀。
8、优选的，所述多能互补系统包括非调峰时段、普通调峰时段和深度调峰时段三个工作方式；
9、在所述非调峰时段，所述新能源发电机组所发电能全部送入电网，所述第一循环系统中，所述第一主循环泵和旁路泵停止工作，所述第一循环系统内循环液停止流动；所述第二循环系统中，第二主循环泵工作，余热加热器加热循环液，循环液在换热箱体内与储氢罐换热，被加热的储氢罐释放氢气；
10、在所述普通调峰时段，所述换热箱体分为储氢箱体和放氢箱体，所述新能源发电机组模块的余电通过所述输电模块将电输送到所述制氢模块，所述制氢模块通过电解水制氢后将氢气输送到所述储氢箱体内的储氢罐用于储存氢气，所述第一主循环泵工作带动所述循环液与所述储氢箱体内的储氢罐换热，所述储氢箱体内换热后的循环液进入燃料预热器与燃气换热，换热后温度降低的循环液回到所述储氢箱体内，第一循环系统内循环液在储氢箱体与燃料预热器之间循环；与此同时，放氢箱体与掺氢燃气轮机模块连通，所述第二主循环泵工作带动所述循环液与所述余热加热器换热，被加热后的循环液在放氢箱体内与储氢罐换热，被加热的储氢罐释放氢气进入掺氢燃气轮机模块，第二循环系统内循环液在放氢箱体与余热加热器之间循环；
11、在深度调峰时段，所述掺氢燃气轮机模块停止工作，所述新能源发电机组模块的余电通过所述输电模块将电输送到所述制氢模块，所述制氢模块通过电解水制氢后将氢气输送到所述换热箱体内的储氢罐用于储存氢气，所述旁路泵工作，所述第一循环系统中循环液在所述换热箱体与第一储水箱之间循环；所述第二主循环泵停止工作，所述第二循环系统中循环液停止流动。
12、优选的，所述新能源发电机组模块通过升压变压器与电网连接，所述新能源发电机组模块包括风力发电模块和光伏发电模块。
13、优选的，所述掺氢燃气轮机模块还包括与所述储氢模块连接的燃料混合组件、与所述燃料预热器连接的燃烧室、与所述燃烧室连接的燃气透平，与所述燃气透平连接的锅筒、与所述锅筒连接的蒸汽轮机以及与所述燃气透平和蒸汽轮机均连接的发电机，所述锅筒内设有换热器组和所述余热加热器，所述燃料预热器与所述燃料混合组件连接用于加热混合后的燃气。
14、优选的，所述换热箱体包括进水口和出水口，所述第一循环系统包括流通循环液的第一出口和第一入口，所述第二循环系统包括流通循环液的第二出口和第二入口，所述第一出口和第二出口与所述进水口连接且连接管路上设有第一截止阀，所述第一入口和第二入口与所述出水口连接且连接管路上设有第二截止阀。
15、优选的，所述循环液采用水。
16、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
17、1、储氢模块采用合金储氢与气态、液态储氢相比，具有更高储氢密度，与掺氢燃气轮机结合使用可以节约占地空间，降低改造难度；
18、2、合金储氢在储氢阶段会释放热量、放氢阶段需要吸收热量，设置余热利用模块，余热利用模块的两个循环系统，对储氢阶段释放的热量进行利用，并利用燃气轮机机组无法使用的低品位余热，提高整体系统的效率，低品位余热原机组无法利用，是直接排放进环境，本专利技术充分利用了这部分低品位余热，保护环境；
19、3、储氢模块采用合金储氢与气态、液态储氢相比，合金储氢是在较低压力下进行，现有的电-氢-电系统中会在储氢环节增加压缩氢气产生的损耗，本专利技术固态储氢通过余热利用模块减少90％的损耗，提高了系统效率。
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1.一种掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，包括新能源发电机组模块、与所述新能源发电机组连接的输电模块、与所述输电模块连接的制氢模块、与所述制氢模块连接的储氢模块、与所述储氢模块连接的掺氢燃气轮机模块以及与所述储氢模块和掺氢燃气轮机模块均连接的余热利用模块，所述储氢模块包括储氢罐以及用于容纳所述储氢罐的换热箱体，所述余热利用模块包括用于流通循环液的第一循环系统和第二循环系统，所述第一循环系统用于将循环液在所述换热箱体内与所述储氢罐换热来降低储氢罐温度，所述第二循环系统用于将循环液在所述换热箱体内与所述储氢罐换热来提高储氢罐温度。
2.根据权利要求1所述的掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，所述掺氢燃气轮机模块包括燃料预热器和余热加热器，所述第一循环系统与所述燃料预热器连接，所述第一循环系统将换热后的循环液在所述燃料预热器内与燃气换热来提高燃气温度，所述第二循环系统与所述余热加热器连接，所述余热加热器用于加热所述循环液。
3.根据权利要求2所述的掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，所述第一循环系统包括与所述换热
4.根据权利要求3所述的掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，所述第一储水箱通过旁路管与所述第一循环管路连接，所述旁路管上设有旁路泵和旁路阀。
5.根据权利要求4所述的掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，所述第一主循环泵与所述换热箱体之间设有第一主循环阀，所述第一循环管路上设有第二主循环阀，所述第一储水泵与所述换热箱体之间设有第一储水阀，所述第二主循环泵与所述换热箱体之间设有第三主循环阀，所述第二储水泵与所述换热箱体之间设有第二储水阀。
6.根据权利要求5所述的掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，所述多能互补系统包括非调峰时段、普通调峰时段和深度调峰时段三个工作方式；
7.根据权利要求2所述的掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，所述新能源发电机组模块通过升压变压器与电网连接，所述新能源发电机组模块包括风力发电模块和光伏发电模块。
8.根据权利要求1所述的掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，所述掺氢燃气轮机模块还包括与所述储氢模块连接的燃料混合组件、与所述燃料预热器连接的燃烧室、与所述燃烧室连接的燃气透平，与所述燃气透平连接的锅筒、与所述锅筒连接的蒸汽轮机以及与所述燃气透平和蒸汽轮机均连接的发电机，所述锅筒内设有换热器组和所述余热加热器，所述燃料预热器与所述燃料混合组件连接用于加热混合后的燃气。
9.根据权利要求1所述的掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，所述换热箱体包括进水口和出水口，所述第一循环系统包括流通循环液的第一出口和第一入口，所述第二循环系统包括流通循环液的第二出口和第二入口，所述第一出口和第二出口与所述进水口连接且连接管路上设有第一截止阀，所述第一入口和第二入口与所述出水口连接且连接管路上设有第二截止阀。
10.根据权利要求1所述的掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，所述循环液采用水。
...【技术特征摘要】
1.一种掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，包括新能源发电机组模块、与所述新能源发电机组连接的输电模块、与所述输电模块连接的制氢模块、与所述制氢模块连接的储氢模块、与所述储氢模块连接的掺氢燃气轮机模块以及与所述储氢模块和掺氢燃气轮机模块均连接的余热利用模块，所述储氢模块包括储氢罐以及用于容纳所述储氢罐的换热箱体，所述余热利用模块包括用于流通循环液的第一循环系统和第二循环系统，所述第一循环系统用于将循环液在所述换热箱体内与所述储氢罐换热来降低储氢罐温度，所述第二循环系统用于将循环液在所述换热箱体内与所述储氢罐换热来提高储氢罐温度。
2.根据权利要求1所述的掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，所述掺氢燃气轮机模块包括燃料预热器和余热加热器，所述第一循环系统与所述燃料预热器连接，所述第一循环系统将换热后的循环液在所述燃料预热器内与燃气换热来提高燃气温度，所述第二循环系统与所述余热加热器连接，所述余热加热器用于加热所述循环液。
3.根据权利要求2所述的掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，所述第一循环系统包括与所述换热箱体连接的第一主循环泵、连接在所述燃料预热器与换热箱体之间的第一循环管路、与所述换热箱体连接的第一储水泵以及与所述第一储水泵连接的第一储水箱，所述第二循环系统包括与所述换热箱体连接的第二主循环泵、连接在所述余热加热器与换热箱体之间的第二循环管路、与所述换热箱体连接的第二储水泵以及与所述第二储水泵连接的第二储水箱。
4.根据权利要求3所述的掺氢燃气轮机的风光-氢储能多能互补系统，其特征在于，所述第一储水箱通过旁路管与所述第一循环管路连接，所述旁路管上设有旁路泵和旁路阀。
5.根据权利要求4所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：周小明，张祝，郑智辉，李至柔，杨利伟，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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