[实用新型]风力光热发电设备

说明书

本实用新型涉及一种风力光热发电设备，包括：风力发电装置；光热发电装置，所述光热发电装置具有太阳能接收装置以及用于容纳介质的冷罐和热罐，所述太阳能接收装置与所述冷罐和热罐相连接，并且配置成可将来自所述冷罐的介质通过太阳能加热并输出到所述热罐中；和电加热装置，所述电加热装置与所述风力发电装置相耦合并且配置成可利用来自所述风力发电装置的电能加热所述冷罐和/或热罐中的介质。本实用新型还涉及一种风力光热发电方法，包括：将冷罐中的介质引入太阳能接收装置中，加热后输出至热罐中；利用来自风力发电装置的电能加热所述冷罐和/或热罐中的介质；利用所述热罐中的介质进行发电。

技术领域

本实用新型涉及可再生能源领域，尤其涉及一种可用于电网调峰的风力光热发电设备和方法。

背景技术

传统化石能源发电已经造成了较为严重的空气污染、气候变暖、酸雨等环境问题，过度开采也会加速化石能源耗竭，环保问题和能源结构问题越来越受到重视，由于可再生能源分布广泛且对环境危害极小，可再生能源发电成为传统发电方式不可持续问题的一种解决之道。在新能源发电领域，风能和太阳能是当前应用较多的两种可再生清洁能源。其中太阳能发电又分为光伏发电和光热发电两种方式。光伏发电日趋成熟、商业化应用多，光热发电则处于起步示范阶段。

另外，当前电网存在两方面问题，一是负荷随时间分配不平衡，电力负荷峰谷差大，易导致电网运行不稳定；二是新能源电力并网规模越来越大，而新能源电力普遍存在电能品质差的问题，如风电、光伏发电，增加了电网运行的不稳定，新能源电力并网消纳困难。因此，电网运行中必须采取调峰措施来保证电力系统供用电的平衡，同时使接收消纳新能源电力的能力不断提高。当前存在许多调峰方式，传统调峰方式中，火电调峰会排放大气污染物造成环境问题，燃气轮机机组调峰造价较高，水电调峰具有优势但机组更多的要承担电网的基本负荷，弃水调峰会造成很大浪费；新型调峰方式主要有蓄电池储能调峰，超导磁储能调峰，压缩空气储能调峰等，这些调峰方式主要原理是通过各种储能方式将电谷低储存起来，然后在用电高峰时段放出，但基本都处在研究阶段，虽有一定应用但各自都还存在一些问题，主要问题之一是造价较高，成本下降困难。

目前，虽然风力发电和光伏发电在技术上日趋成熟，商业化应用也不断提高，成本不断降低，缓解了空气污染、气候变暖等环境问题，但是风电场的选择受到风资源限制，风力发电的状态和出力大小由风速大小决定，使得风力发电具有能量密度低、不稳定、不可控等劣势；而光伏发电必须具备储能系统，较为常用的铅酸蓄电池储能系统存在循环寿命短、功率密度低、维护量大等缺点，增加了发电成本，同时太阳光受天气因素影响较大同样存在不稳定的缺点。相比较而言，处于起步示范阶段的光热发电，与传统火力发电原理相近，虽然也具有太阳能光照不稳定的问题，但是其配备储热系统，一是可以满足夜间发电要求，二是可以为太阳能不稳定性提供缓冲，使得发电过程更稳定，发出的电能具有较高品质，与火电电能品质相当，具有很大优势。另外，光热发电电站汽轮发电机组可以采用类似火电调峰的变工况运行方式，如低负荷调峰、启停两班制调峰、少蒸汽无负荷调峰、低转速旋转热备用调峰等，来配合电网调峰，虽然存在一些问题，如机组的膨胀与胀差、机组热变形、汽轮机末级叶片工作状况等，但不排放二氧化碳、粉尘、灰渣等污染物，清洁环保，同时，配备的储热系统可采用类似各种新型调峰方式的原理来调峰，将低谷电以热的形式储存起来，然后在用电高峰时段将热用来发电，或者用于供热，例如给工厂、居民区、工业设备进行供热，达到调峰目的。

虽然风力发电有一些弱点，但是新能源电力中风电装机量和并网量是最大的，然而弃风量也是最大的，尤其风资源丰富但电网接纳能力较弱的西北部和东北部。西北部风资源丰富、光资源也丰富，早期风电光伏互补电站，利用了太阳能与风能资源互补性强，一定程度上弥补了风力发电和光伏发电独立系统在资源上的缺陷，同时两种系统在储能系统和逆变系统是可能通用的，使得系统总成本降低，很适用与远离大电网、人烟稀少、交通不便的边远地区，但是仍无法解决电力品质问题。而风电与光热互补电站，则既能拥有风电光伏互补电站的优势，同时，可以将弃风发出的低品质电其储存起来，减少弃风量，与光热电站的高品质电混合输出提高电站电力品质，而光热电站的调峰功能还可帮助电网调峰，提高电网稳定性，以及电网对新能源电力的消纳能力。