一种燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统的制作方法

本申请属于发电，涉及一种燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统。

背景技术：

1、在发电领域中，在供给侧构建多能源体系是推动能源技术发展、保证电网安全的必然选择。目前，相关技术中的能源体系主要是集中式发电为主的体系，然而，以集中式发电为主的能源供给模式目前面临着两大困难：

2、第一，在传统集中式发电的能源结构中，石油及煤炭等一次能源所占比例较大，此类能源能够基本满足发电系统运行需要。然而其存在能源匮乏的风险，对行业整体发展产生了负面影响。目前在能源发展建设中需高度重视新能源技术，燃煤电厂也承担了部分新能源建设任务，且新增的新能源部分纳入电厂厂用非统调电源。然而，由于新能源的随机波动性，当接入发电厂厂用电的新能源种类、容量达到一定程度，会增加系统安全稳定运行的难度，新能源消纳问题也愈加突出。

3、第二，由于火电机组开始参与深度调峰，导致发电效率下降、能源利用不合理。同时，燃煤电厂以化石能源为主，单一的能源生产模式制约了能源效率和灵活性，难以实现煤电清洁高效利用，也无法适应在能源系统转型及构建以新能源为主体的新型电力系统目标的要求。燃煤电厂缺乏对于多种能源情形下能源梯级利用的技术和应用，导致电厂用能效率低下，厂用电率高，煤耗大。

4、因此，如何在燃煤电厂供给侧实现一种以分散式的多能源模式，通过新能源补充传统能源模式来实现自给电模式，通过多能耦合模式支撑外供电模式，成为目前亟需解决问题。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、本申请的目的在于提出一种燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，通过对系统能量进行协同优化及优势互补，提供一种可促进燃煤电厂煤电清洁高效利用、系统降本增效、供能可靠且新能源高效消纳的燃煤电厂多能互补系统。

3、为达到上述目的，本申请提供了一种燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，包括能量流系统和信息流系统，其中，

4、所述能量流系统包括电能流子系统、热能流子系统和气能流子系统，所述电能流子系统包括燃煤发电厂的厂用电6kv母线、风力发电设备、光伏发电设备和电储能装置，所述厂用电6kv母线是与电力系统建立电功率传输的联络线；

5、所述热能流子系统包括吸收式制热设备、热泵设备和储热装置，所述吸收式制热设备利用蒸汽余热产热，所述热泵设备将电能转换成热能，所述储热装置存储所述吸收式制热设备和所述热泵设备产生的多余热能；

6、所述气能流子系统包括p2g设备和储气装置，所述p2g设备将电能转换成气能，所述储气装置存储所述p2g设备产生的多余气体；

7、所述风力发电设备、所述光伏发电设备、所述电储能装置、所述热泵设备、所述储热装置、所述p2g设备和所述储气装置为多个低压侧设备，所述厂用电6kv母线还通过并网组件单元与所述多个低压侧设备连接并进行能量交互；

8、所述信息流系统包括电网调度子系统和发电厂能量管理子系统，所述电网调度子系统和所述发电厂能量管理子系统连接以实现信息互通，所述发电厂能量管理子系统用于根据接收到的上级调度信息对多能互补系统中的用能设备和开关设备进行管理和调度。

9、另外，本申请的燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统还具有如下附加的技术特征：

10、进一步的，所述厂用电6kv母线是厂用电的高压侧，所述风力发电设备和所述光伏发电设备将自身产生的电能注入所述厂用电6kv母线，所述电储能装置通过充电或放电与所述厂用电6kv母线进行能量交互。

11、进一步的，在电能存有余量时，所述热泵设备将所述厂用电6kv母线传输的电能作为生产动力，进行电能到热能的转化；所述吸收式制热设备利用发电厂的汽轮机的蒸汽余热进行产热；在热负荷需求量大时，所述储热装置还用于释放存储的热量以提供热能。

12、进一步的，在电能存有余量时，所述p2g设备将所述厂用电6kv母线传输的电能作为生产动力，进行电能到气能的转化；在气负荷需求量大时，所述储气装置还用于释放存储的气体以提供气能。

13、进一步的，所述并网组件单元包括母线并网开关、降压变压器和电力电子装置，所述母线并网开关的第一端与所述厂用电6kv母线相连，所述母线并网开关的第二端与所述降压变压器的高压侧相连，所述降压变压器的低压侧与所述电力电子装置的第一端相连，所述电力电子装置的第二端与对应的低压侧设备相连。

14、进一步的，所述电力电子装置由全控型电力电子器件组成，所述电力电子装置根据所述信息流系统传输的控制信号进行导通或关断，以实现对应的低压侧设备与所述厂用电6kv母线的能量交互。

15、进一步的，所述信息流系统互通的信息包括电网调度信息和发电厂能量管理信息，所述发电厂能量管理子系统作为多能互补系统运行过程中进行信息传输的中间枢纽，通过对相应的低压侧设备进行调度和能量控制实现响应上级电网调度。

16、进一步的，所述发电厂能量管理子系对相应的低压侧设备进行调度和能量控制，包括：通过控制所述光伏发电设备、所述风力发电设备、所述电储能装置、所述p2g装置或所述热泵设备对应的所述并网组件单元内的所述母线并网开关的闭合或断开，实现相应设备的并网或离网；通过控制所述光伏发电设备、所述风力发电设备、所述电储能装置、所述p2g装置或所述热泵设备对应的所述并网组件单元内的所述电力电子装置导通和关断，实现相应设备与电网的交互功率控制和调度。

17、进一步的，所述发电厂能量管理子系对相应的低压侧设备进行调度和能量控制，还包括：通过控制所述电储能装置的充放电状态，实现所述电储能装置辅助发电机组进行调峰调频。

18、进一步的，所述发电厂能量管理子系对相应的低压侧设备进行调度和能量控制，还包括：通过控制所述储热装置和所述储气装置进行能量的存储或释放，实现所述储热装置和所述储气装置辅助发电机组进行调峰调频。

19、与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果：

20、本申请的一种燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，将三种不同形式的能量流耦合，夜间风电高发期的电能有了高效消纳空间，其去向可以是电储能、热储能、气储能、电转热、电转气；日内光伏高发期的电能也有了高效消纳空间，其去向可以是电储能、热储能、气储能、电转热、电转气；火电机组高负荷运行时，储能可为其提供调峰辅助服务，提高煤电机组运行灵活性和度电价值。因此，该一体化多能互补系统，通过风光火储气一体化技术，利用煤电在多能互补中稳定可控优势使得电热气能优势互济，降低了厂用电和煤耗。同时，使电厂厂用能系统的供需关系更加灵活，可为需求侧管理拓展更多方式。通过对系统能量进行协同优化及优势互补，可促进燃煤电厂煤电清洁高效利用、系统降本增效和新能源高效消纳，提高系统供能的可靠性和灵活性。

21、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，其特征在于，包括能量流系统和信息流系统，其中，

2.根据权利要求1所述的燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，其特征在于，所述厂用电6kv母线是厂用电的高压侧，所述风力发电设备和所述光伏发电设备将自身产生的电能注入所述厂用电6kv母线，所述电储能装置通过充电或放电与所述厂用电6kv母线进行能量交互。

3.根据权利要求1所述的燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，其特征在于，在电能存有余量时，所述热泵设备将所述厂用电6kv母线传输的电能作为生产动力，进行电能到热能的转化；所述吸收式制热设备利用发电厂的汽轮机的蒸汽余热进行产热；在热负荷需求量大时，所述储热装置还用于释放存储的热量以提供热能。

4.根据权利要求1所述的燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，其特征在于，在电能存有余量时，所述p2g设备将所述厂用电6kv母线传输的电能作为生产动力，进行电能到气能的转化；在气负荷需求量大时，所述储气装置还用于释放存储的气体以提供气能。

5.根据权利要求1所述的燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，其特征在于，所述并网组件单元包括母线并网开关、降压变压器和电力电子装置，所述母线并网开关的第一端与所述厂用电6kv母线相连，所述母线并网开关的第二端与所述降压变压器的高压侧相连，所述降压变压器的低压侧与所述电力电子装置的第一端相连，所述电力电子装置的第二端与对应的低压侧设备相连。

6.根据权利要求5所述的燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，其特征在于，所述电力电子装置由全控型电力电子器件组成，所述电力电子装置根据所述信息流系统传输的控制信号进行导通或关断，以实现对应的低压侧设备与所述厂用电6kv母线的能量交互。

7.根据权利要求5所述的燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，其特征在于，所述信息流系统互通的信息包括电网调度信息和发电厂能量管理信息，所述发电厂能量管理子系统作为多能互补系统运行过程中进行信息传输的中间枢纽，通过对相应的低压侧设备进行调度和能量控制实现响应上级电网调度。

8.根据权利要求7所述的燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，其特征在于，所述发电厂能量管理子系对相应的低压侧设备进行调度和能量控制，包括：

9.根据权利要求7所述的燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，其特征在于，所述发电厂能量管理子系对相应的低压侧设备进行调度和能量控制，还包括：

10.根据权利要求7所述的燃煤电厂电-热-气一体化多能互补系统，其特征在于，所述发电厂能量管理子系对相应的低压侧设备进行调度和能量控制，还包括：

技术总结
本申请涉及一种燃煤电厂电‑热‑气一体化多能互补系统，包括能量流系统和信息流系统，其中，能量流系统包括电能流子系统、热能流子系统和气能流子系统，电能流子系统包括厂用电6kV母线、风力发电设备、光伏发电设备和电储能装置；热能流子系统包括吸收式制热设备、热泵设备和储热装置；气能流子系统包括P2G设备和储气装置；6kV母线还通过并网组件单元与多个低压侧设备连接并进行能量交互；信息流系统包括电网调度子系统和发电厂能量管理子系统，发电厂能量管理子系统根据上级调度信息对系统中设备进行管理和调度。本系统整合发电厂区内的多种能源，实现多种能源系统间的协同优化，促进燃煤电厂支撑新型电力系统清洁低碳发展。

技术研发人员：吕小秀,何信林,李春丽,雷阳,王海强,张鹏,倪继文,史振利
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12