电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统及其控制方法与流程

本发明涉及新型能源发电，具体地涉及一种电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统及一种电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统的控制方法。

背景技术：

1、在光伏和风电发电量占比提高的背景下，由于新能源发电与用电需求的季节性供需错配，在新能源发电低谷月份，需要大量火电机组保障电力供应；而在新能源发电高峰月份，由于火电机组的开机数量大幅降低且新能源调节能力弱，火电机组难以满足调峰、调频需求。同时，新能源发电并网出现惯量低、调节灵活性欠缺等特点，需要提高新能源发电的主动支撑能力。在没有精准调控的情况下，容易出现新能源利用率低的问题，例如弃光现象。

2、火电调峰、调频能力提升目前通过火电机组灵活性改造来实现，但灵活性改造后调峰仍受制于机组数量的约束，调峰、调频能力有限，新能源发电的主动支撑能力不足，目前还没有行之有效的成熟技术。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统及其控制方法，用以解决上述在新能源发电高峰月份，由于火电机组的开机数量大幅降低且新能源调节能力弱，火电机组难以满足调峰、调频需求，调峰仍受制于机组数量的约束，调峰、调频能力有限，新能源发电的主动支撑能力不足的问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供一种电源侧“火-光-储-氢”智能

3、

4、发电系统，包括：

5、火光互补发电子系统，包括火力发电系统和光伏发电系统，所述火力发电系统的输出端和所述光伏发电系统的输出端相互耦合，所述火光互补发电子系统的输出端通过升压站连接输电网；

6、第一储能系统，与所述火光互补发电子系统的输出端连接，用于调节所述火光互补发电子系统输出的电能质量；

7、第二储能系统，与所述火力发电系统的输出端连接，用于辅助火光互补发电子系统进行调峰和调频；

8、氢氨制备系统，与所述火光互补发电子系统的输出端连接，能够利用所述火光互补发电子系统产生的电能制备氢气和氨气，并将氨气输送至所述火力发电系统进行燃烧。

9、可选的，所述第一储能系统包括：

10、多个相互连接的电池组，用于通过vsg技术改变电池组的输出电能，调节所述火光互补发电子系统输出的电压和频率。

11、可选的，所述电池组为磷酸铁锂电池组。

12、可选的，所述第二储能系统包括：

13、全钒液流电池组，所述全钒液流电池组用于辅助火光互补发电子系统进行调频；

14、飞轮储能组，所述飞轮储能组用于辅助火光互补发电子系统进行调峰。

15、可选的，所述氢氨制备系统包括：

16、电解水制氢系统，与所述火光互补发电子系统的输出端连接，用于通过所述火光互补发电子系统产生的电能制备氢气；

17、储氢罐，与所述电解水制氢系统连接，用于存储所述电解水制氢系统产生的氢气；

18、制氨系统，与所述储氢罐连接，用于利用电解水制氢系统制备的氢气生成氨气。

19、可选的，所述电解水制氢系统利用质子交换膜电解水制氢。

20、本发明还提供一种电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统的控制方法，运用于上述的电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统，包括：

21、获取火光互补发电子系统的实际发电量；

22、若所述实际发电量高于日计划发电量，则将超过日计划发电量的多余电量输送至氢氨制备系统；

23、若所述实际发电量不高于日计划发电量，则控制第一储能系统输出电能以调节电能质量，提高火光互补发电子系统输出的电能质量并通过升压站输送至输电网。

24、可选的，所述方法还包括：

25、确定接收调峰指令；

26、判断火力发电系统能够增加的最大发电量是否满足完成调峰要求所需的电能总量；

27、若是，则控制火力发电系统增加对应的发电量，实现调峰；

28、若否，则控制火力发电系统和飞轮储能组增加对应的发电量，实现调峰。

29、可选的，所述方法还包括：

30、确定接收调频指令；

31、判断火力发电系统能够增加的最大调频量是否满足完成调频要求所需的电能总量；

32、若是，则控制火力发电系统增加对应的发电量，实现调频；

33、若否，则控制火力发电系统和全钒液流电池组增加对应的发电量，实现调频。

34、可选的，所述全钒液流电池组的单次调频里程采用以下计算公式确定：

35、pm＝pk*β*α*θ

36、其中，pk为k时刻全钒液流电池组的有效调频功率；β为系统能量效率；α为全钒液流电池组的有效调频指数；θ为全钒液流电池组参与频率调节的比例。

37、本技术方案通过火力发电系统和光伏发电系统的耦合实现传统煤电和清洁能源的优势互补；并利用第一储能系统，提高发电质量；并利用第二储能系统进行调峰和调频；同时，通过氢氨制备系统对火光互补发电子系统产生的多余电力进行利用，在保证电力可靠供应的情况下减少碳排放量，实现能源的绿色低碳利用。

38、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统，其特征在于，所述第一储能系统(4)包括：

3.根据权利要求2所述的电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统，其特征在于，所述电池组为磷酸铁锂电池组。

4.根据权利要求1所述的电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统，其特征在于，所述第二储能系统(5)包括：

5.根据权利要求1所述的电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统，其特征在于，所述氢氨制备系统(6)包括：

6.根据权利要求5所述的电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统，其特征在于，所述电解水制氢系统(61)利用质子交换膜电解水制氢。

7.一种电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统的控制方法，运用于权利要求1-6中任一项所述的电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求7所述的电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.根据权利要求9所述的电源侧“火-光-储-氢”智能发电系统的控制方法，其特征在于，所述全钒液流电池组的单次调频里程采用以下计算公式确定：

技术总结
本发明提供一种电源侧“火‑光‑储‑氢”智能发电系统及其控制方法，属于新型能源发电技术领域，系统包括：火光互补发电子系统，包括相互耦合的火力发电系统和光伏发电系统，火光互补发电子系统通过升压站连接输电网；第一储能系统，与火光互补发电子系统连接，用于调节火光互补发电子系统输出的电能质量；第二储能系统，与火力发电系统连接，用于辅助火光互补发电子系统进行调峰和调频；氢氨制备系统，与火光互补发电子系统连接，能够利用电能制备氢气和氨气，并将氨气输送至火力发电系统进行燃烧。本发明能够实现传统煤电和清洁能源的优势互补，保证电力可靠供应的情况下减少碳排放量，实现能源的绿色低碳利用，并提高发电质量。

技术研发人员：冯小雅,王圣,丁树业,李星硕,王海涛,延寒,程文煜,俞颖,徐静馨,李玉刚,陈刚,王慧召,张西
受保护的技术使用者：国家能源集团科学技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11