一种基于可再生能源的联合循环发电系统的制作方法

本发明属于可再生能源发电，尤其涉及一种基于可再生能源的联合循环发电系统。

背景技术：

1、近年来，我国风电和太阳能发电得到了快速发展，全国并网风电装机2.81亿千瓦，光伏发电装机2.53亿千瓦；其中仅2020年度，风电新增装机7167万千瓦，同比增长178.4％，光伏新增装机4820万千瓦，同比增长60.1％。然而，受地理位置、天气、环境等因素的影响，风电和太阳能发电具有间歇性和逆调峰特性，严重影响电网的稳定性，导致弃风弃光现象非常突出，从而造成大量能源被浪费。

2、为了解决这个问题，可采用电储能技术，即将用电谷时过剩的风电、太阳能发电储存起来，待到用电峰时再使用。目前较成熟的储能方式为物理储能，包括抽水储能、压缩空气储能以及飞轮储能等方式；其中抽水储能和压缩空气储能对地理环境有非常高的要求，难以大量建设；而飞轮储能虽然效率很高，但是存在储存容量小、技术要求高等问题。近年来，由于氢储能具有能量密度高、储存容量大等优点，成为一种极具发展潜力的储能方式。氢储能是利用电解水装置将风光弃电转化为氢气氧气储存起来，当风光发电不满足负载需求时，再将储存的氢气用于发电。

3、目前高效的电储能技术，主流的方案还是采用氢燃烧通过热机转换成电能，补充可再生能源间歇性、随机性和波动性等缺点，但该方案的发电效率仍然只能达到百分之五十左右。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种基于可再生能源的联合循环发电系统，技术方案为：

2、本发明的一种基于可再生能源的联合循环发电系统，包括：

3、可再生能源发电系统；

4、电解水装置，所述电解水装置的电能输入端与所述可再生能源发电系统的电能输出端相连；

5、高压储氢装置，所述高压储氢装置的输入端与所述电解水装置的氢气输出端相连通；

6、高压储氧装置，所述高压储氧装置的输入端与所述电解水装置的氧气输出端相连通；

7、氢氧燃烧发电装置，所述氢氧燃烧发电装置的燃料输入端分别与所述高压储氢装置的输出端和所述高压储氧装置的输出端相连通，所述氢氧燃烧发电装置的电能输出端用于与外部电网连接；

8、换热管路，所述换热管路的输入端与所述氢氧燃烧发电装置的烟气输出端相连通，所述换热管路的输出端与外界环境相连通；

9、超临界二氧化碳循环发电装置，所述超临界二氧化碳循环发电装置内的二氧化碳工质通过第一换热器与所述换热管路内的烟气进行换热；

10、蒸汽循环发电装置，所述蒸汽循环发电装置内的水工质通过第二换热器与所述换热管路内的烟气进行换热；且沿所述换热管路内的烟气流动方向，所述第二换热器位于所述第一换热器的下游；

11、运行状态下，所述氢氧燃烧发电装置输出的低品位烟气先后通过所述第一换热器和所述第二换热器，加热所述超临界二氧化碳循环发电装置内的二氧化碳工质和所述蒸汽循环发电装置内的水工质。

12、本发明的基于可再生能源的联合循环发电系统，还包括第一冷凝器，所述第一冷凝器的输入端与所述换热管路的输出端相连。

13、本发明的基于可再生能源的联合循环发电系统，所述第一冷凝器的液体输出端与所述电解水装置的水工质输入端相连通。

14、本发明的基于可再生能源的联合循环发电系统，还包括常压储氧装置；

15、所述常压储氧装置的输入端与所述第一冷凝器的气体输出端相连通。

16、本发明的基于可再生能源的联合循环发电系统，所述氢氧燃烧装置包括氢氧燃烧室、透平和发电机；

17、所述氢氧燃烧室的燃料输入端分别与所述高压储氢装置和所述高压储氧装置的输出端相连通；

18、所述透平的烟气输入端与所述氢氧燃烧室的烟气输出端相连通，所述透平的烟气输出端与所述换热管路的输入端相连通；

19、所述发电机的动力输入端与所述透平的动力输出端相连，且所述发电机的电能输出端与外部电网连接。

20、本发明的基于可再生能源的联合循环发电系统，所述高压储氢装置的输出端与所述氢氧燃烧装置的燃料输入端通过第一氢气管路相连；

21、所述高压储氧装置的输出端与所述氢氧燃烧装置的燃料输入端通过第一氧气管路相连；

22、所述第一氢气管路和所述第一氧气管路上分别设有流量阀。

23、本发明的基于可再生能源的联合循环发电系统，所述超临界二氧化碳循环发电装置包括依次同轴转动的主压缩机、再压缩机、涡轮装置和发电机，以及超临界二氧化碳循环管路、辅助支路、所述第一换热器、高温回热器、低温回热器和第二冷凝器；

24、所述超临界二氧化碳循环管路上依次连通有所述主压缩机的输出端、所述低温回热器的冷端、所述高温回热器的冷端、所述第一换热器的冷端、所述涡轮装置的输入端、所述涡轮装置的输出端、所述高温回热器的热端、所述低温回热器的热端、所述第二冷凝器和所述主压缩机的输入端；

25、所述辅助支路上依次连通有所述低温回热器的热端、所述再压缩机的输入端、所述再压缩机的输出端以及位于所述低温回热器的冷端与所述高温回热器的冷端之间的所述超临界二氧化碳循环管路。

26、本发明的基于可再生能源的联合循环发电系统，所述蒸汽循环发电装置包括同轴转动的蒸汽轮机高压缸、蒸汽轮机低压缸和发电机，以及，所述第二换热器、蒸汽循环管路和凝汽器；

27、所述第二换热器为余热锅炉；

28、所述余热锅炉的高压蒸汽输出端和第一低压蒸汽输出端分别通过管路与所述蒸汽轮机高压缸和蒸汽轮机低压缸连通；

29、所述蒸汽循环管路上分别连通有所述蒸汽轮机高压缸的蒸汽输出端、所述余热锅炉的第一蒸汽输入端、所述余热锅炉的第二低压蒸汽输出端、所述蒸汽轮机低压缸的蒸汽输出端、所述凝汽器和所述余热锅炉的第二蒸汽输入端。

30、本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

31、本发明一实施例通过将可再生能源发电系统产生的低品位电能输出至电解水装置处生成氢气和氧气，并由高压储氢装置和高压储氧装置进行储存；氢氧燃烧发电装置则是接收高压储氢装置和高压储氧装置输出的氢气和氧气进行掺混燃烧发电，产生的高温烟气依次通过换热管路上的第一换热器和第二换热器为超临界二氧化碳循环发电装置和蒸汽循环发电装置进行供热发电，充分利用氢氧燃烧发电装置、超临界二氧化碳循环发电装置和蒸汽循环发电装置梯级排布的发电热能需求，实现低品位电能产生的氢气和氧气中能量的充分利用，使得发电效率得到有效提升。

技术特征：

1.一种基于可再生能源的联合循环发电系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于可再生能源的联合循环发电系统，其特征在于，还包括第一冷凝器，所述第一冷凝器的输入端与所述换热管路的输出端相连。

3.如权利要求2所述的基于可再生能源的联合循环发电系统，其特征在于，所述第一冷凝器的液体输出端与所述电解水装置的水工质输入端相连通。

4.如权利要求2所述的基于可再生能源的联合循环发电系统，其特征在于，还包括常压储氧装置；

5.如权利要求1所述的基于可再生能源的联合循环发电系统，其特征在于，所述氢氧燃烧装置包括氢氧燃烧室、透平和发电机；

6.如权利要求1所述的基于可再生能源的联合循环发电系统，其特征在于，所述高压储氢装置的输出端与所述氢氧燃烧装置的燃料输入端通过第一氢气管路相连；

7.如权利要求1所述的基于可再生能源的联合循环发电系统，其特征在于，所述超临界二氧化碳循环发电装置包括依次同轴转动的主压缩机、再压缩机、涡轮装置和发电机，以及超临界二氧化碳循环管路、辅助支路、所述第一换热器、高温回热器、低温回热器和第二冷凝器；

8.如权利要求1所述的基于可再生能源的联合循环发电系统，其特征在于，所述蒸汽循环发电装置包括同轴转动的蒸汽轮机高压缸、蒸汽轮机低压缸和发电机，以及，所述第二换热器、蒸汽循环管路和凝汽器；

技术总结
本发明公开了一种基于可再生能源的联合循环发电系统，通过将可再生能源发电系统产生的低品位电能输出至电解水装置处生成氢气和氧气，并由高压储氢装置和高压储氧装置进行储存；氢氧燃烧发电装置则是接收高压储氢装置和高压储氧装置输出的氢气和氧气进行掺混燃烧发电，产生的高温烟气依次通过换热管路上的第一换热器和第二换热器为超临界二氧化碳循环发电装置和蒸汽循环发电装置进行供热发电，充分利用氢氧燃烧发电装置、超临界二氧化碳循环发电装置和蒸汽循环发电装置梯级排布的发电热能需求，实现低品位电能产生的氢气和氧气中能量的充分利用，使得发电效率得到有效提升。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：上海慕帆动力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16