[发明专利]电力系统负荷调节的储能发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种储能发电装置，尤其是涉及一种多个发电机循环连接的储能发电装置。

背景技术

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的发明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，该发明的技术方案中，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。

发明内容

本发明作为201410604000.2的发明专利的改进，能够解决现有技术的上述问题。

作为本发明的一个方面，提供了一种电力系统负荷调节的储能发电系统，包括：电解器，用于通过波谷电力将其中的水电解为氢气和氧气；氢存储器，用于将氢气通过氧化还原反应存储在其中；包括第一蒸气轮机，电力系统负荷波峰时在氢存储器中反应生成的氢气和水蒸气的高温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；所述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发电；所述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；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，包括第一冷凝器，所述第一蒸气轮机输出的混合气体在第一冷凝器中被冷却后，得到高纯度氢气，所述高纯度氢气输入燃气轮机发电系统，第一冷凝器输出的水进入热交换器。

优选的，所述燃气轮机发电系统包括：第一燃烧室、第一燃气轮机、与第一燃气轮机耦合的第一燃气发电机；第二冷凝器、第二燃烧室、第二燃气轮机、与第二燃气轮机耦合的第二燃气发电机；所述第一燃烧室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；所述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，所述第一燃烧室和第二燃烧室不使用空气作为助燃气体。

优选的，还包括氧存储器，所述电解器电解出的氧气存储于所述氧存储器。

优选的，所述氧存储器包括两个氧气出口，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出口的氧气流量；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。