电力系统负荷调节的储能发电系统的波峰波谷控制方法技术方案

一种电力系统负荷调节的储能发电系统的波峰波谷控制方法，包括如下步骤：（1）在电力系统负荷波谷时，通过电解器将其中的水电解为氢气和氧气；（2）将电解生成的氢气通过氧化还原反应存储在氢存储器中，将电解生成的氧气存储于氧存储器中；在电力系统负荷波峰时：（3）通过蒸汽发生器向氢存储器中引入过热蒸气，产生氢气和水蒸气的混合气体；（4）使用混合气体进行发电；所述步骤（4）中，混合气体不直接进入冷凝器，在通过蒸气轮机发电后，再将蒸气轮机出口的混合气体进行冷凝。

【技术实现步骤摘要】
电力系统负荷调节的储能发电系统的波峰波谷控制方法
本专利技术涉及一种储能发电装置以及控制方法，尤其是涉及一种多个发电机循环连接的储能发电装置以及控制方法。
技术介绍
在能源短缺、环境保护和气候变化等问题日益突出的背景下，开发清洁能源，发展低碳经济，实现能源优化配置，成为了世界各国的共同选择。随着可新能源发电占比的不断提高，稳定发电出力波动、增强可调节性、改善电网消纳能力面临巨大挑战。另一方面，传统电网在运行过程中遵循着电能生产——传输——使用的模式，因此其发电总量和负荷总量以及各种损耗之间必须每时每刻都保持大致上的平衡，不然就会造成电能质量恶化，频率和电压失稳，严重时甚至会引起大规模的恶性停电事故，对电力系统的安全和稳定运行造成严重威胁。因此，迫切需要在保证供用电连续性、可靠性、灵活性的同时，减缓电网扩容、降低运营成本。储能技术是智能电网的必要组成部分，渗透于电力系统发、输、变、配、用的各个环节，可平抑峰谷差，减少发电功率调整，提高传统发电效率，降低燃料成本；提高黑启动安全性，降低事故发生率；提高电网安全性，在输配环节出现问题时提高备份电源；降低主干网扩容投入，节约大量扩容资金。现有技术中，东南大学在201410604000.2的专利技术专利中提出了一种基于氧化还原反应的储能装置以及使用该储能装置发电的方法，其通过将冗余的电能通过电解水法制取氢气，实现电能向氢能的转化，然后以氢能作为储能载体，利用氧化还原反应将氢能存储在低价态的载氧体中。当系统需要产生电能满足电力系统负荷要求时，载氧体再将存储的氢能释放出来，并通过发电系统发电，从而又将氢能转化为电能。整个储能系统通过载氧体的氧化还原反应完成了电能和氢能的相互转化，从而实现电力系统削峰填谷、平滑负荷的目的。然而，该专利技术的技术方案中，由于从氢存储器出来的气体为氢水混合气，为了将其中的氢气提纯用于燃气发电，需要将氢存储器中的高温气体通过冷凝器进行降温，从而导致氢存储器出来的高温气体能量的浪费。
技术实现思路
本专利技术作为201410604000.2的专利技术专利的改进，提出了一种电力系统负荷调节的储能发电系统的波峰波谷控制方法，能够解决现有技术的上述问题。作为本专利技术的一个方面，提供了一种电力系统负荷调节的储能发电系统的波峰波谷控制方法，包括如下过程：（1）在电力系统负荷波谷时，通过电解器将其中的水电解为氢气和氧气；（2）将电解生成的氢气通过氧化还原反应存储在氢存储器中，将电解生成的氧气存储于氧存储器中；在电力系统负荷波峰时：（3）通过蒸汽发生器向氢存储器中引入过热蒸气，产生氢气和水蒸气的混合气体；（4）混合气体进入第一蒸气轮机后，驱动第一蒸气轮机使与器耦合的第一蒸气发电机进行发电；（5）第一蒸气轮机输出的混合气体被冷凝后输入燃气轮机发电系统，驱动燃气轮机发电系统进行燃气发电；（6）燃气轮机发电系统输出的混合气体在进入热交换器，在其中加热后的过热蒸气输入第二蒸气轮机，驱动第二蒸气轮机使与其耦合的第二蒸气发电机进行发电；（7）通过热交换器的混合气体在经过冷凝后，氢气输入氢存储器，水进入用于给氢存储器的提供蒸气的蒸气发生器。优选的，所述燃气发电中，冷凝后生成的氢气进入第一燃烧室，在其中生成的高温燃气进入第一燃气轮机，驱动第一燃气轮机使与其耦合的第一燃气发电机进行发电；第一燃气轮机输出的混合气体进入第二冷凝器，在第二冷凝器被冷却以后，得到高纯度氢气，该高纯度氢气输入第二燃烧室，第二冷凝器输出的水进入热交换器；第二燃烧室生成的高温燃气进入第二燃气轮机，驱动第二燃气轮机使与其耦合的第二燃气发电机进行发电。优选的，在所述氧存储器上设置两个氧气出口，其中第一出口与所述第一燃烧室相通，第二出口与所述第二燃烧室相通；在所述第一冷凝器的出口设置气流流量传感器；根据所述气流传感器的流量控制所述第一出口和第二口的氧气流量；使通入所述第一燃烧室的氧气流量小于所述完全燃烧所述第一冷凝器出口氢气所需氧气流量的一半，使通过所述第二燃烧室的氧气流量小于所述完全燃烧所述第一冷凝器出口氢气所需氧气流量的四份之一。优选的，在所述热交换器的混合气体出口与所述电解器之间设置第一通道和第二通道，所述第一通道设置冷凝器，所述冷凝器的氢气出口与所述氢存储器相通，所述冷凝器的水出口与所述蒸气发生器相通；所述第二通道与所述蒸气发生器直接相通；所述混合气体出口设置气体浓度传感器，当混合气体中氢气浓度高于最低阈值，开启所述第一通道，关闭所述第二通道；当混合气体中氢气浓度低于最低阈值，关闭所述第二通道，开启所述第一通道。作为本专利技术的另外一个方面，提供用于上述控制方法的发电系统，包括：电解器，氢存储器，氧存储器，第一蒸气轮机，第二蒸气轮机，燃气轮机发电系统。附图说明图1是本专利技术实施例的储能发电系统的控制方法流程图。图2是本专利技术实施例的电力系统负荷调节的储能发电系统的系统结构框图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将使用实施例对本专利技术进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本专利技术的公开范围。参见图1，本专利技术电力系统负荷调节的储能发电系统的波峰波谷控制方法，包括如下过程：（1）在电力系统负荷波谷时，通过电解器将其中的水电解为氢气和氧气；（2）将电解生成的氢气通过氧化还原反应存储在氢存储器中，将电解生成的氧气存储于氧存储器中；在电力系统负荷波峰时：（3）通过蒸汽发生器向氢存储器中引入过热蒸气，产生氢气和水蒸气的混合气体；（4）混合气体进入第一蒸气轮机后，驱动第一蒸气轮机使与器耦合的第一蒸气发电机进行发电；（5）第一蒸气轮机输出的混合气体被冷凝后输入燃气轮机发电系统，驱动燃气轮机发电系统进行燃气发电；（6）燃气轮机发电系统输出的混合气体在进入热交换器，在其中加热后的过热蒸气输入第二蒸气轮机，驱动第二蒸气轮机使与其耦合的第二蒸气发电机进行发电；（7）通过热交换器的混合气体在经过冷凝后，氢气输入氢存储器，水进入用于给氢存储器的提供蒸气的蒸气发生器。在步骤（5）中，冷凝后生成的氢气进入第一燃烧室，在其中生成的高温燃气进入第一燃气轮机，驱动第一燃气轮机使与其耦合的第一燃气发电机进行发电；第一燃气轮机输出的混合气体进入第二冷凝器，在第二冷凝器被冷却以后，得到高纯度氢气，该高纯度氢气输入第二燃烧室，第二冷凝器输出的水进入热交换器；第二燃烧室生成的高温燃气进入第二燃气轮机，驱动第二燃气轮机使与其耦合的第二燃气发电机进行发电。本专利技术实施例的储能发电系统的系统结构，参见图2。包括：电解系统，存储系统以及发电系统。其中电解系统包括，电解器1，在电力系统负荷波谷时，通过波谷电力将其中的水电解为氢气和氧气。存储系统包括气体混合器2，氢存储器3，电解冷凝器4，氧存储器5。其中，氢气在气体混合器2中与相组分均匀混合，然后通入氢存储器3中。氢存储器3的温度控制在900~950℃，在氢存储器3中，氢气与载氧体发生氧化还原反应，其中载氧体为Fe2O3，产生固相的载氧体和气相的高温蒸汽与氢气的混合物。氢存储器3中的高温蒸汽与氢气的混合物进入电解冷凝器4中，与电解冷凝器4中的给水换热，混合物中的高温蒸汽被冷凝下来，得到浓度较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统负荷调节的储能发电系统的波峰波谷控制方法，包括如下步骤：（1）在电力系统负荷波谷时，通过电解器将其中的水电解为氢气和氧气；（2）将电解生成的氢气通过氧化还原反应存储在氢存储器中，将电解生成的氧气存储于氧存储器中；在电力系统负荷波峰时：（3）通过蒸汽发生器向氢存储器中引入过热蒸气，产生氢气和水蒸气的混合气体；（4）使用混合气体进行发电；其特征在于：所述步骤（4）中，混合气体不直接进入冷凝器，在通过蒸气轮机发电后，再将蒸气轮机出口的混合气体进行冷凝；将冷凝后得到的氢气用于燃气发电。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统负荷调节的储能发电系统的波峰波谷控制方法，包括如下步骤：（1）在电力系统负荷波谷时，通过电解器将其中的水电解为氢气和氧气；（2）将电解生成的氢气通过氧化还原反应存储在氢存储器中，将电解生成的氧气存储于氧存储器中；在电力系统负荷波峰时：（3）通过蒸汽发生器向氢存储器中引入过热蒸气，产生氢气和水蒸气的混合气体；其特征在于：（4）混合气体直接进入第一蒸气轮机后，驱动第一蒸气轮机使与其耦合的第一蒸气发电机进行发电；（5）第一蒸气轮机输出的混合气体在第一冷凝器被冷凝后输入燃气轮机发电系统，驱动燃气轮机发电系统进行燃气发电；（6）燃气轮机发电系统输出的混合气体再进入热交换器，在其中加热后的过热蒸气输入第二蒸气轮机，驱动第二蒸气轮机使与其耦合的第二蒸气发电机进行发电；（7）通过热交换器的混合气体在经过冷凝后，氢气输入氢存储器，水进入用于给氢存储器的提供蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾晓轻，
申请(专利权)人：贾晓轻，
类型：发明
国别省市：河北;13