1.本发明涉及一种新能源发电电网,特别涉及一种利用跨临界二氧化碳(co2)热泵机组,将光伏、风电等新能源电能储存为热能和冷能,再利用有机朗肯循环(orc)低温发电机组,将储存的热能和冷能向电网稳定输出电能的补偿系统。
背景技术:
2.对于光伏、风电等新能源,由于自身发电负荷波动,无法向电网平稳地提供电能,而且光伏、风电等新能源的发电时间段与电网用电负荷波动周期也不匹配,新能源电站并网送电存在一定的问题;随着光伏、风电等新能源装机容量的不断提高,为了保证电网的稳定性,光伏、风电站需要配备储能系统,以发挥削峰填谷,使电网稳定运行的作用;目前,城镇居民的集中供热和工业园区的冷热电联产系统,主要由火电机组来承担,随着光伏、风电等新能源电站的占比越来越高,火电机组占比的逐渐降低,有用新能源代替火电机组的趋势。跨临界co2热泵是一种利用跨临界co2作为工质的热泵机组,该机组采用跨临界co2作为循环工质,可利用电能生产冷能和热能;orc低温发电机组是一种利用有机工质作为循环工质的发电机组,可以利用较低温度的热能、冷能进行发电;如何将跨临界co2作为工质的热泵机组、orc低温发电机组与新能源发电电网组合,以实现对发电负荷波动性大的光伏、风电等新能源电能向平稳电网的过渡,并且可以快速响应电网的负荷波动,同时储存的热能和冷能可以向城镇居民和工业园区进行冷热联供,已成为当下本领域技术人员研究的重要课题。
技术实现要素:
3.本发明提供了一种新能源发电电网负荷波动补偿系统,解决了如何将跨临界co2作为工质的热泵机组、orc低温发电机组与新能源发电电网组合,以实现对发电负荷波动性大的光伏、风电等新能源电能向平稳电网过渡的技术问题。
4.本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的:本发明的总体构思:对于新能源发电机组发出的电,当其处于波峰过剩时,将跨临界co2热泵机组接入新能源发电机组,将新能源发电机组发出的波峰过剩电能,转换成热能储存单元的热能和冷能储存单元的冷能;对于新能源发电机组发出的电,当其处于波谷时,将有机朗肯循环(orc)低温发电机组,接入到热能储存单元和冷能储存单元中,将有机朗肯循环(orc)低温发电机组发出的电,回馈到电网,以实现电网的削峰填谷。
5.一种新能源发电电网负荷波动补偿系统,包括风电或光伏新能源发电机组、跨临界co2热泵机组和orc低温发电机组,风电或光伏新能源发电机组,通过输电线路,与电网连接在一起,风电或光伏新能源发电机组通过热泵机组供电线路与跨临界co2热泵机组的供电端连接在一起,跨临界co2热泵机组的高温端,通过热能输送管道,与热能储存单元连接在一起,跨临界co2热泵机组的低温端,通过冷能输送管道与冷能储存单元连接在一起;orc低温发电机组通过第二热能输送管道与热能储存单元连接在一起,orc低温发电机组通过
第二冷能输送管道与冷能储存单元连接在一起,orc低温发电机组的发电输出端,通过输电回送线路与电网连接在一起。
6.热能储存单元通过对外供热管道与热用户连接在一起;冷能储存单元通过对外供冷管道与冷用户连接在一起;orc低温发电机组的发电输出端,通过热泵机组第二供电线路与跨临界co2热泵机组的供电端连接在一起。
7.一种新能源发电电网负荷波动补偿系统的工作方法,包括风电或光伏新能源发电机组、跨临界co2热泵机组和orc低温发电机组,风电或光伏新能源发电机组,通过输电线路,与电网连接在一起,风电或光伏新能源发电机组通过热泵机组供电线路与跨临界co2热泵机组的供电端连接在一起,跨临界co2热泵机组的高温端,通过热能输送管道,与热能储存单元连接在一起,跨临界co2热泵机组的低温端,通过冷能输送管道与冷能储存单元连接在一起;orc低温发电机组通过第二热能输送管道与热能储存单元连接在一起,orc低温发电机组通过第二冷能输送管道与冷能储存单元连接在一起,orc低温发电机组的发电输出端,通过输电回送线路与电网连接在一起;其特征在于以下步骤:(一)当风电或光伏新能源发电机组发出的电处于波峰时,将跨临界co2热泵机组接入到风电或光伏新能源发电机组中,使过剩的风电或光伏新能源发电机组发出的电能,通过跨临界co2热泵机组,分别转换成热能存储于热能储存单元和冷能存储于冷能储存单元中;(二)当风电或光伏新能源发电机组发出的电处于波谷时,启动orc低温发电机组,将热能储存单元中的热能和冷能储存单元中的冷能,转换成orc低温发电机组输出的电能,回馈到电网。
8.本发明将光伏、风电等发电负荷波动较大的通过先储能再发电的负荷波动补偿技术,实现了光伏、风电等新能源的稳定供电,同时可向城镇居民和工业园区进行冷热联供。
附图说明
9.图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
10.下面结合附图对本发明进行详细说明:一种新能源发电电网负荷波动补偿系统,包括风电或光伏新能源发电机组1、跨临界co2热泵机组5和orc低温发电机组11,风电或光伏新能源发电机组1,通过输电线路2,与电网3连接在一起,风电或光伏新能源发电机组1通过热泵机组供电线路4与跨临界co2热泵机组5的供电端连接在一起,跨临界co2热泵机组5的高温端,通过热能输送管道6,与热能储存单元7连接在一起,跨临界co2热泵机组5的低温端,通过冷能输送管道8与冷能储存单元9连接在一起;orc低温发电机组11通过第二热能输送管道10与热能储存单元7连接在一起,orc低温发电机组11通过第二冷能输送管道12与冷能储存单元9连接在一起,orc低温发电机组11的发电输出端,通过输电回送线路13与电网3连接在一起。
11.热能储存单元7通过对外供热管道14与热用户15连接在一起;冷能储存单元9通过对外供冷管道16与冷用户17连接在一起;orc低温发电机组11的发电输出端,通过热泵机组第二供电线路18与跨临界co2热泵机组5的供电端连接在一起。
12.一种新能源发电电网负荷波动补偿系统的工作方法,包括风电或光伏新能源发电机组1、跨临界co2热泵机组5和orc低温发电机组11,风电或光伏新能源发电机组1,通过输电线路2,与电网3连接在一起,风电或光伏新能源发电机组1通过热泵机组供电线路4与跨临界co2热泵机组5的供电端连接在一起,跨临界co2热泵机组5的高温端,通过热能输送管道6,与热能储存单元7连接在一起,跨临界co2热泵机组5的低温端,通过冷能输送管道8与冷能储存单元9连接在一起;orc低温发电机组11通过第二热能输送管道10与热能储存单元7连接在一起,orc低温发电机组11通过第二冷能输送管道12与冷能储存单元9连接在一起,orc低温发电机组11的发电输出端,通过输电回送线路13与电网3连接在一起;其特征在于以下步骤:(一)当风电或光伏新能源发电机组1发出的电处于波峰时,将跨临界co2热泵机组5接入到风电或光伏新能源发电机组1中,使过剩的风电或光伏新能源发电机组1发出的电能,通过跨临界co2热泵机组5,分别转换成热能存储于热能储存单元7和冷能存储于冷能储存单元9中;(二)当风电或光伏新能源发电机组1发出的电处于波谷时,启动orc低温发电机组11,将热能储存单元7中的热能和冷能储存单元9中的冷能,转换成orc低温发电机组11输出的电能,回馈到电网3。
13.当风电或光伏等新能源发电负荷与电网用电负荷相互匹配时,风电或光伏新能源发电机组1发出的电能,通过输电线路2送入电网3,电网3带动其负荷正常运行;当风电或光伏新能源发电机组1与电网3的用电负荷不匹配,即发出的电能大于用电负荷时,风电或光伏新能源发电机组1发出的电能就会通过输电线路4驱动跨临界co2热泵机组5开始运行,跨临界co2热泵机组5的高温端产生的热能通过热能输送管道6将储存在热能储存单元7中,同时,跨临界co2热泵机组5的低温端产生的冷能通过冷能输送管道8储存在冷能储存单元9中,实现了将多余的新能源电能分别转换成热能和冷能进行储存的功能;当风电或光伏新能源发电机组1与电网3的用电负荷不匹配,即发出的电能小于用电负荷时,热能储存单元7将储存的热能,通过第二热能输送管道10加热orc低温发电机组11的有机工质,驱动orc低温发电机组11进行发电,冷能储存单元9将储存的冷能,通过第二冷能输送管道12与orc低温发电机组11相连,对orc低温发电机组的有机工质乏汽进行冷却,orc低温发电机组11将发出的电能,通过输电回送线路13送入电网3,实现了光伏、风电等新能源机组发电负荷的平稳输出,并且同时可以快速响应电网负荷的变动。
14.orc低温发电机组11通过热泵机组第二供电线路18与跨临界co2热泵机组5连接,利用发出的稳定电能驱动相关用电设备的运行;热能储存单元7将储存的一部分热能通过对外供热管道14向热用户15进行集中供热;冷能储存单元9将储存的冷能通过对外供冷管道16向冷用户17进行集中供冷;从而实现了发电负荷补偿系统的对外冷热联供功能,可替代部分燃煤机组进行清洁供热供冷。本发明的有益效果是通过将跨临界二氧化碳(co2)热泵机组,冷热储能单元和orc低温发电机组结合,将光伏、风电等波动较大的发电负荷进行补偿,实现新能源电能的稳定输出。同时可以向城镇居民和工业园区进行冷热联供。