【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储能发电，特别涉及一种基于多能互补的混合储能发电系统及方法。
技术介绍
1、随着工业生产和居民生活对能源需求的日益增加，环境问题与能源开发的矛盾加剧，如何在环境友好的前提下提高能源利用效率、减少环境污染、实现能源可持续发展已成为近年来学术界和工业界关注的主要问题。
2、在多能互补系统内部，各能源子系统之间的耦合导致了机组调峰能力不足，间接造成了可再生能源消纳困难。我国供暖期间热电联产机组通常采用的是“以热定电”的运行模式，这种模式大大制约了热电联产机组的调峰能力，当大规模风电接入时，这种模式将造成大量弃风现象的产生。储能是多能互补系统中能源供应与需求互动的核心环节，可作为电网、气网与热网等能源网络之间的耦合互动的桥梁，能够有效平抑能源生产与消费的供需矛盾，是实现能源系统低碳化、清洁化的关键性技术。
3、储能技术的投入为多能互补系统赢来了更大的发展空间。多能互补系统配置一定容量的储电装置时，蓄电池根据自身充放电的特性实现能量搬运的功能，能够将负荷低谷时段的剩余电量搬运至负荷高峰时段进行供能补充，在一定程度上提高了系统的经济性。由于负荷的峰谷差异，电价普遍实行分时电价。为了更好地参与经济调度，蓄电池可以与实时电价相互配合，在电价谷时段充电，减少较多可再生能源以较低的价格流入电网，而这部分电能在电价峰时段售出时，表现为增加了系统的经济收益，有利于多能互补系统的经济运行和清洁能源的消纳。但储电设备的投资成本较高，且大规模存储的损耗较大，能源转换也会造成能量的损失。
4、多能互补系统以电力
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供提出一种基于多能互补的混合储能发电系统及方法，使用绝热压缩空气储能装置和重力储能装置组成混合储能系统来日照不均导致的光伏发电功率波动。根据确定的功率平抑目标，光伏发电、常规发电系统和负荷等数据在控制调度系统的作用下产生混合储能系统的充电、放电控制指令。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种基于多能互补的混合储能发电系统，该系统包括：常规发电系统、光伏发电、混合储能系统及控制系统；
4、所述控制系统分别控制连接常规发电系统、光伏发电、混合储能系统；
5、所述混合储能系统含有能量管理模块、绝热压缩空气储能系统、重力储能系统，光伏发电连接能量管理模块，能量管理模块控制重力储能系统的发动机及绝热压缩空气储能系统的发动机；
6、所述绝热压缩空气储能系统包括压缩级、透平级、压缩空气储气容积、热态导热油模块和冷态导热油模块；
7、所述压缩级、透平级均与压缩空气储气容积连接，压缩级与冷态导热油模块连接换热，透平级与热态导热油模块连接换热；透平级、光伏发电、常规发电系统及重力储能系统的负荷均反馈至所述控制系统，用于根据负荷情况来动态匹配能量缺额。
8、作为本专利技术进一步改进，所述压缩级包括多个同轴设置的压缩机，相邻压缩机之间通过第一换热器连接，压缩机的出口与压缩空气储气容积连接，第一换热器通过第一导热油循环系统与冷态导热油模块连接。
9、作为本专利技术进一步改进，所述压缩机用来在余电时压缩空气并存入储气容器中；压缩机根据气流方向的不同分为离心式和轴流式；离心压缩机的气流方向大致与轴线垂直；轴流压缩机的气流方向大致与旋转轴平行。
10、作为本专利技术进一步改进，所述透平级包括多个同轴设置的透平，相邻压缩机之间通过第二换热器连接，压缩机的出口与压缩空气储气容积连接，第二换热器通过第二导热油循环系统与热态导热油模块连接。
11、作为本专利技术进一步改进，所述透平将高温、高压工质中的能量转化为机械功，并带动发电机输出电功率。
12、作为本专利技术进一步改进，所有换热过程都是单相换热；换热器采用逆流型板式换热器。
13、第二方面，本专利技术提供一种基于多能互补的混合储能发电系统的控制方法，包括：
14、对于预设时段的电力系统负荷，由常规发电系统和光伏发电同时对其提供电力供应；当电力供应大于负荷需求时，多余电力将在控制系统指令下进入能量管理模块中根据能量分流算法进行分流，分别进入快变的重力储能系统和慢变的绝热压缩空气储能系统；
15、当电力供应不能满足负荷需求时，混合储能系统将在控制系统指令下将储存的能量转化为电能，以弥补系统电能需求的缺口；在重力储能系统中，重物下落驱动发电机旋转，将重物的重力势能转化为电能输出；在绝热压缩空气储能系统中，压缩空气储气容积的阀门打开，压缩空气进入透平级，同时导热油循环系统将热态导热油模块的热能带入透平级的换热器中和压缩空气进行换热，加热进入透平级做功的压缩空气，提高其初温，压缩空气经透平膨胀做功后带动发电机发电，将内能转化为电能。
16、作为本专利技术进一步改进，当绝热压缩空气储能系统处于充电模式时，电动机拖动多级压缩机压缩空气进行储能，并通过换热器中的导热油来中间冷却和后冷却压缩机的排气，此时电能转化为两部分，一部分为压缩空气的势能，另一部分为导热油的内能；
17、当绝热压缩空气储能系统处于放电模式时，透平级使用压缩空气膨胀做功来驱动发电机发电；压缩空气在进入透平前，在换热器中同热能储存模块中来的热态导热油换热进行预热，使用导热油的内能来提高压缩空气工质的温度。
18、作为本专利技术进一步改进，压缩空气储气容积在电力过剩时，以储存压缩级而来压缩空气的形式来储能，并在电力不足时为透平级提供储存的压缩空气来做功。
19、作为本专利技术进一步改进，绝热压缩空气储能装置中压缩级与透平级的运行采用分离方式，绝热压缩空气储能装置的运行状态分为充电、放电和空载3个运行状态；根据储气容积压力和透平进口空气压力情况，绝热压缩空气储能装置的运行工况可分为储气容积定压力工况，储气容积变压力、透平进口空气变压力运行工况和储气容积变压力、透平进口空气定压力运行工况3类；根据负荷情况来动态匹配能量缺额，透平级根据负载率要求调节透平级进口压力，进而调节其功率输出。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、本专利技术的基于多能互补的混合储能发电系统，包含了光伏发电、常规发电系、重力储能及压缩空气储能，采用互补的形式，由于单一能源的缺陷明显，为此，本专利技术使用绝热压缩空气储能装置和重力储能装置组成混合储能系统来日照不均导致的光伏发电功率波动。本专利技术利用光伏、规发电系统、重力储能等各能源之间的优势互补，建立含储能的多能互补系统优化模型，在保证系统安全可靠运行的基础上，选择最佳的储能配置方式，提高综合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多能互补的混合储能发电系统，其特征在于，该系统包括：常规发电系统、光伏发电、混合储能系统及控制系统；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压缩级包括多个同轴设置的压缩机，相邻压缩机之间通过第一换热器连接，压缩机的出口与压缩空气储气容积连接，第一换热器通过第一导热油循环系统与冷态导热油模块连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述压缩机用来在余电时压缩空气并存入储气容器中；压缩机根据气流方向的不同分为离心式和轴流式；离心压缩机的气流方向大致与轴线垂直；轴流压缩机的气流方向大致与旋转轴平行。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述透平级包括多个同轴设置的透平，相邻压缩机之间通过第二换热器连接，压缩机的出口与压缩空气储气容积连接，第二换热器通过第二导热油循环系统与热态导热油模块连接。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述透平将高温、高压工质中的能量转化为机械功，并带动发电机输出电功率。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所有换热过程都是单相换热；换热器采用逆流型板式换
7.一种基于多能互补的混合储能发电系统的控制方法，基于权利要求1～6任一项所述的系统，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，压缩空气储气容积在电力过剩时，以储存压缩级而来压缩空气的形式来储能，并在电力不足时为透平级提供储存的压缩空气来做功。
10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，绝热压缩空气储能装置中压缩级与透平级的运行采用分离方式，绝热压缩空气储能装置的运行状态分为充电、放电和空载3个运行状态；根据储气容积压力和透平进口空气压力情况，绝热压缩空气储能装置的运行工况可分为储气容积定压力工况，储气容积变压力、透平进口空气变压力运行工况和储气容积变压力、透平进口空气定压力运行工况3类；
...【技术特征摘要】
1.一种基于多能互补的混合储能发电系统，其特征在于，该系统包括：常规发电系统、光伏发电、混合储能系统及控制系统；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压缩级包括多个同轴设置的压缩机，相邻压缩机之间通过第一换热器连接，压缩机的出口与压缩空气储气容积连接，第一换热器通过第一导热油循环系统与冷态导热油模块连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述压缩机用来在余电时压缩空气并存入储气容器中；压缩机根据气流方向的不同分为离心式和轴流式；离心压缩机的气流方向大致与轴线垂直；轴流压缩机的气流方向大致与旋转轴平行。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述透平级包括多个同轴设置的透平，相邻压缩机之间通过第二换热器连接，压缩机的出口与压缩空气储气容积连接，第二换热器通过第二导热油循环系统与热态导热油模块连接。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述透平将高温、高压工质中的能量转化为机械...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑少雄，张朋飞，杨可，薛志恒，陈会勇，孙伟嘉，赵鹏程，刘雨佳，邢乐强，雷开元，贾晨光，吴涛，孟勇，赵杰，王伟锋，赵永坚，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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