[发明专利]利用电解制氢和氢混合燃料进行火电厂调峰的系统和方法

说明书

本发明涉及一种利用电解制氢和氢混合燃料进行火电厂调峰的系统和方法，该系统包括火力发电系统、水电解制氢系统、燃气轮机系统及控制系统；火力发电系统通过厂用电系统与水电解制氢系统连接，用于通过厂用电系统为所述水电解制氢系统供电，以制备氢气；水电解制氢系统制备的氢气与燃气轮机系统的天然气在掺混室内进行预混合，构成氢混合燃料；控制系统与火力发电系统及水电解制氢系统连接，用于实时获取电网AGC负荷指令，根据火力发电机组的运行负荷调节水电解制氢系统的出力，以使火力发电机组保持长时间稳定负荷运行。本发明能够在提高燃气轮机热效率的同时，减少天然气的用量，达到低碳环保的目的。

技术领域

本发明属于火力发电技术领域，尤其涉及一种利用电解制氢和氢混合燃料进行火电厂调峰的系统和方法。

背景技术

近年来，在绿色低碳的发展要求下，我国可再生能源(风电、光伏、核电等)发电装机容量增速明显，并将在未来电源结构中占据越来越大的比重。风电、光伏发电等随机性和波动性比较大，发电上网对电网的冲击比较大，这就需要运行稳定的火电机组进行调峰调频。然而，火电机组跟随AGC(Automatic Generation Control，自动发电控制)指令频繁变负荷或低负荷运行面临着煤耗上升、污染物排放超标和设备寿命缩短的风险。

目前，火电机组跟随电网AGC指令进行变频和调峰动作的最大问题是火电机组负荷调整赶不上AGC指令的变化，存在调节滞后、不准确的特点。因此，为火电厂配备大型储能系统是实现火电机组间接调峰调频的重要手段。如可以利用水电解制氢装置启动快、出力调节速度快的特点，对火电机组进行精确调峰调频。但该方法存在以下技术缺陷：如果电解制氢装置出力配置过小，则调峰调频的效果有限；如果出力配置较大，则存在制备的氢气储存和利用不方便的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用电解制氢和氢混合燃料进行火电厂调峰的系统和方法，将燃气轮机和水电解制氢系统配合，水电解制备的氢气与天然气混合送到燃气轮机进行燃烧，在提高燃气轮机热效率的同时，可以减少天然气的用量，达到低碳环保的目的。

本发明提供了一种利用电解制氢和氢混合燃料进行火电厂调峰的系统，包括火力发电系统、水电解制氢系统、燃气轮机系统及控制系统；

火力发电系统通过厂用电系统与水电解制氢系统连接，用于通过厂用电系统为所述水电解制氢系统供电，以制备氢气；

水电解制氢系统制备的氢气与燃气轮机系统的天然气在掺混室内进行预混合，构成氢混合燃料；

控制系统与火力发电系统及水电解制氢系统连接，用于实时获取电网AGC负荷指令，根据火力发电机组的运行负荷调节水电解制氢系统的出力，以使火力发电机组保持长时间稳定负荷运行。

进一步地，水电解制氢系统为碱性水电解制氢设备、质子交换膜电解制氢设备、固体氧化物电解制氢设备中的一种或组合。

进一步地，水电解制氢系统出力选型，根据所述燃气轮机系统出力参数和燃气轮机允许的氢气最高掺混比例确定。

进一步地，氢混合燃料中氢气的掺混比例由0到100％可调。

本发明还提供了应用上述系统进行火电厂调峰的方法，包括如下步骤：

步骤1，根据火力发电机组最大出力和水电解制氢系统的最大出力，预设火力发电机组的多个固定运行负荷；

步骤2，基于控制系统实时获取电网AGC负荷指令、火力发电机组负荷和水电解制氢系统的出力，并将电网AGC负荷指令、火力发电机组负荷和水电解制氢系统的出力进行对比，基于对比结果调整火力发电机组运行负荷，并确定电解水制氢系统的出力。

步骤3，基于电解水制氢系统的出力，将电解水制氢系统制备的氢气与天然气进行掺混后送入燃气轮机系统进行燃烧。

进一步地，步骤2包括：