一种多能互补联产系统及其运行方法与流程

本发明属于电力和化工原料生产，具体涉及一种多能互补联产系统及其运行方法。

背景技术：

1、

2、能源领域减排技术可以分为提高可再生能源占比、节能增效等。为了可持续发展，必须确保和供应稳定且对环境影响小的能源。应对全球变暖和化石燃料枯竭等问题，需要最大限度地加快可再生能源的引进和推广，最大限度地考虑对环境的影响，有效利用化石燃料。然而，随着可再生能源电力占比的不断提高，虽然碳排放强度会降低，但电力系统的安全稳定性问题却会愈加突出。传统分布式能源应用拓展的多能互补系统就是解决上述问题的策略之一，多能互补系统的使用，有利于提高能源供需协调能力，推动能源清洁生产和就近消纳，减少弃风、弃光、弃水限电，促进可再生能源消纳，是提高能源系统综合效率的重要抓手，对于建设清洁低碳、安全高效现代能源体系具有重要的现实意义和深远的战略意义。

3、为了应对低碳和安全的双重挑战，提高电网对可再生能源电力的消纳能力，就不得不涉及所述的成本问题。一直以来，如何优化系统的运行成本是一项重要议题，而成本的优化就离不开系统的技术、运行调度策略等等。多能互补系统中含有一定规模的可再生能源发电机组，能优化传统化石燃料发电方式所带来的经济问题与环境问题，但却存在一定的不稳定性、不安全性。目前保证多能互补系统安全主要技术途径为两种，一种是电网，另一种是利用火力发电厂出力可调控的特性进行反向调峰，以抵消可再生电力波动的影响。正是在这一背景下，火电厂的调峰和电网低成本运行方法越来越受到重视。

4、火电厂调峰能力主要取决于机组的动态响应速度与变负荷深度。通常情况下，由于具有启动时间短、升负荷速度快、能灵活跟踪以及响应负荷变化迅速等优势，燃气轮机机组的调峰能力远优于燃煤机组，从而成为电网调峰的首选机组。由于天然气燃烧过程中产生的co2被认为是全球变暖的因素之一，因此在全球范围内开展了规范其排放的运动。由于氢气的燃烧不会产生co2，因此可以通过用氢气代替燃料中的部分碳氢化合物成分来减少发电过程中产生的co2排放量。此外，使用氢燃机和储存氢能的成本问题也是目前的一项重要议题。因此，探索能够同时实现低碳、灵活和低成本的多能互补系统具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种多能互补联产系统及其运行方法，能有效解决上述传统氯碱能源系统成本高、安全性低等不足之处。

2、技术方案：第一方面，本发明提供一种多能互补联产系统，包括光伏发电单元、电网、氯碱生产单元、储氢单元和联合循环发电机组，所述光伏发电单元和电网的电力输出端均与氯碱生产单元连接，所述氯碱生产单元氢气出口与储氢单元的氢气入口连接，所述储氢单元的氢气出口与联合循环发电机组的进口连接，所述联合循环发电机组的电力输出端与氯碱生产单元连接。

3、优选的，所述光伏发电单元作为有日照时氯碱生产单元的首要电力来源，所述电网作为夜晚或光伏波动时氯碱生产单元的电力主要来源或者电力补充，所述联合循环发电机组产生的电能作为氯碱生产单元的电力补充。

4、优选的，所述储氢单元的部分氢气作为产品出售。

5、第二方面，本发明提供一种第一方面所述的多能互补联产系统的运行方法，包括以下步骤：

6、s1、提前对光伏波动程度进行预测，并了解当前各时间段的网电价格和氢气成本；

7、s2、根据预测结果，分析光伏发电单元的波动情况，综合考虑电网电和氢电成本，从而决定目标工况下的运行方案，实现低成本、高安全性地运行；

8、s3、根据调度方案优先采用光伏发电单元供电，并比较氢电成本与电网电价格的高低，利用储氢单元调控氢气作为燃料和产品的比例，同时采用电网和联合循环发电机组最优占比进行供电补充。

9、优选的，当光伏波动时，及时接入电网保证氯碱生产单元的安全运行，并根据氢气价格或产量情况，判断是否需要联合循环发电机组利用储氢单元的氢气作为燃料发电替代一部分网电；当氢电成本低于电网电力成本时，则采用联合循环发电机组作为氯碱生产单元的电源；反之，则电网作为氯碱生产单元的电源。

10、有益效果：本发明一种多能互补联产系统及其运行方法，通过使用储氢单元实现了氢气分配比例的动态控制，使用光伏发电单元实现了氯碱生产单元低碳、低成本生产，充分利用了电网和联合循环发电机组的快速响应特性保证系统安全、稳定运行；在有日照时，使用光伏发电单元作为首要供电电源，为该系统节约了调配其他电量的成本，实现氯碱生产单元的低碳用电；在变负荷工况下，仅发电单元处于变负荷运行，避免了全系统变负荷带来的性能损失。

技术特征：

1.一种多能互补联产系统，其特征在于：包括光伏发电单元、电网、氯碱生产单元、储氢单元和联合循环发电机组，所述光伏发电单元和电网的电力输出端均与氯碱生产单元连接，所述氯碱生产单元氢气出口与储氢单元的氢气入口连接，所述储氢单元的氢气出口与联合循环发电机组的进口连接，所述联合循环发电机组的电力输出端与氯碱生产单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种多能互补联产系统，其特征在于：所述光伏发电单元作为有日照时氯碱生产单元的首要电力来源，所述电网作为夜晚或光伏波动时氯碱生产单元的电力主要来源或者电力补充，所述联合循环发电机组产生的电能作为氯碱生产单元的电力补充。

3.根据权利要求1所述的一种多能互补联产系统，其特征在于：所述储氢单元的部分氢气作为产品出售。

4.一种权利要求1-3任一项所述的多能互补联产系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种多能互补联产系统的运行方法，其特征在于：当光伏波动时，及时接入电网保证氯碱生产单元的安全运行，并根据氢气价格或产量情况，判断是否需要联合循环发电机组利用储氢单元的氢气作为燃料发电替代一部分网电；当氢电成本低于电网电力成本时，则采用联合循环发电机组作为氯碱生产单元的电源；反之，则电网作为氯碱生产单元的电源。

技术总结
本发明公开了一种多能互补联产系统及其运行方法，包括光伏发电单元、电网、氯碱生产单元、储氢单元和联合循环发电机组。本发明使用储氢单元实现了氢气分配比例的动态控制，使用光伏发电单元实现了氯碱生产单元低碳生产，充分利用了电网和联合循环发电机组的快速响应特性保证系统安全、稳定运行；在有日照时，使用光伏发电单元作为首要供电电源，为该系统节约了调配其他电量的成本，实现氯碱生产单元的低碳用电；在变负荷工况下，仅发电单元处于变负荷运行，避免了全系统变负荷带来的性能损失。

技术研发人员：高林,李想,王朝威,魏延冰,张华良,付经伦,于在海
受保护的技术使用者：中科南京未来能源系统研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13