[发明专利]新能源富集地区气电双向调峰系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统，尤其涉及一种新能源富集地区气电双向调峰系统。

背景技术

众所周知，我国能源供应和能源需求呈逆向分布，在资源上“西富东贫、北多南少”，在需求上则恰恰相反。值得一提的是，不仅是煤炭、石油等化石能源如此，新能源如风能、太阳能也是如此：80％以上的风能资源分布在“三北”地区，太阳能资源也是“高原大于平原、西部大于东部”，而75％以上的能源需求集中在东部、中部地区。

一方面“三北”地区经济发展相对滞后、电力需求不足、电力市场狭小，另一方面却是化石能源和新能源都比较富足，这就必然导致新能源消纳上的矛盾。

而“三北”地区新能源近年来的爆发式增长激化了这种矛盾。风电方面，至2010年年底，我国并网风电4182.7万千瓦，超过美国、居全球第一。截至2015年第三季度，我国风电装机10885万千瓦，短短5年翻了一番还多。2014年，国家电网经营区域新增风电装机容量2319.6万千瓦，同比增长竟达44.2％。“十二五”以来，新能源发展迅猛。光伏发电方面，2010年年底，我国光伏装机89.3万千瓦，而到2015年9月底，这个数字已经变成3795万千瓦，5年翻了六番还多。

天然气方面，放眼全球，提高发电用天然气消费比例是大势所趋。根据埃克森美孚《2030年能源展望报告》，到2030年，天然气占全球能源消费的比例将从20％升至25％左右，超过煤炭成为世界第二大能源，原因就在于发电领域对天然气需求的急剧增加。

从发达国家的情况看，天然气已成为美国、日本、欧洲电力的重要来源。得益于“页岩革命”，2000年至2012年，美国天然发电量增长96％。日本天然气消费的70％来自发电领域，而且鉴于福岛核泄漏事故导致日本重启核电面临诸多困难，未来日本天然气发电的比例将只增不减。即便是在遭受金融危机严重打击的欧洲，天然气发电在其电力结构中的占比仍在20％至30％。

在世界第一大能源消费国中国，天然气发电也保持着较快的增长速度。中国电力企业联合会的数据显示，截至2013年年底，我国天然气发电装机容量为4500万千瓦左右，占全国总装机容量的3.45％；发电量达1143亿千瓦时，占总发电量的2.19％，已超越核电，成为我国第四大电力来源。

根据2016年全国能源工作会议提出的目标，要在2016年实现新增风电装机2000万千瓦和光伏新增装机1500万千瓦。与此同时，弃风弃光率再度高起，主要因为电力行业整体供大于求。2015年全社会用电量仅增长0.5％。2015年全国发电设备平均利用小时只有3969小时，为1978年以来最低，目前看来2016年电力需求可能依然持续疲弱，如果完成国家能源局此前定下的全年可再生能源新增装机目标，2016年弃风弃光的问题可能更严重，可再生能源行业盈利将受到更严峻考验。

发明内容

本发明的目的，就是为了提供一种新能源富集地区气电双向调峰系统。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种新能源富集地区气电双向调峰系统，包括新能源电站、电网、水电解制氢装置、氢燃料电池生产装置、天然气输气管道、燃气发电装置和地源热泵；新能源电站分别连接电网、水电解制氢装置和地源热泵，向电网、水电解制氢装置和地源热泵送电；水电解制氢装置分别连接氢燃料电池生产装置和天然气输气管道，向氢燃料电池生产装置输送氢气，或将氢气制成甲烷后送入天然气管道；燃气发电装置分别与天然气输气管道、电网相连，接收来自天然气输气管道的燃气发电，并将电力输送至电网。

所述新能源电站包括光伏电站或/和风力发电站。

目前三北地区一方面经济发展相对滞后、电力需求不足、电力市场狭小，另一方面化石能源和新能源都比较富足，这样就产生了新能源发电无处消纳的问题，不得不对新能源发电进行限制，也就是“弃风弃光”。本发明由于采用了新能源富集地区气电双向调峰系统和方法，就可利用新能源产生的多余电能制备氢气，氢气可以制成甲烷后注入天然气管道，起到了储能的作用。多余电能还可供地源热泵使用。同时，氢气还可用来制作氢燃料电池，供制造新能源车使用。而当电网用电高峰来到时，余电制气系统可以立即停止工作。同时，可以利用天然气驱动燃气发电机发电，对电网进行补充供电，这样通过天然气发电的反向调节，解决了新能源发电随机性的问题，起到了气电双向深度调峰的作用。系统工作时所产生的热量可以供附近工业区。相对目前新能源富集地区弃风弃光，直接将资源浪费的情况来说，该系统还是值得利用的。该系统的建设目的是构造一个可靠、稳定、友好、可调的智慧能源应用案例，取代常规火电机组。

附图说明