[发明专利]风光热氢储一体化超临界蒸汽轮机发电系统

说明书

本发明涉及新能源利用领域，公开了风光热氢储一体化超临界蒸汽轮机发电系统。该系统包括风光发电装置、集热装置、水储能装置、制氢储能装置、超临界蒸汽发电装置和供水装置。该工作方法包括：风光发电装置提供电能；供水装置加压供水；储存在水储能装置中的水通过集热装置加热至超临界状态；制氢储能装置燃烧氢气产热并通入超临界蒸汽发电装置中；超临界状态的蒸汽膨胀做功，发电。本发明实现了风电、光伏和光热在源头上的三元互补，大大降低了能源利用环节中的能量损失，并且利用水的显热储能和制氢的物化潜热储能，利用超临界蒸汽膨胀做功发电，降低运维和投资成本，可以做长年满发运行的基础电力，满足了电网并网和调峰的要求。

技术领域

本发明涉及新能源利用领域，特别是涉及一种风光热氢储一体化超临界蒸汽轮机发电系统。

背景技术

随着科技进步及时代的发展，太阳能和风能等可再生能源的开发利用成为研究的热点。近年来，太阳能(即光热和光伏)以及风能发电的规模越来越大。但是随着装机容量的增加，同时也出现了一个弃风弃光的反向问题。主要原因之一是单独运转的风电或太阳能发电受自然环境的影响严重，发出的电力质量较低，达不到电网并网的要求，虽说近几年这方面有所改进，但电网要求也在提高。另一个原因，当电网不需要那么多并网负荷时，太阳能、风能发出的电力无处消纳，当电网需要太阳能风能电站的供电时，这种独立存在的太阳能和风能电站又不能及时供给这种调峰的负荷量。解决这个问题的方法就是“储能”，当电网不需要那么多电时，将风能和太阳能储存起来，当电网需要调峰负荷时，将储存的能量释放出来，达到电网的要求。另外，对于可再生能源发电站希望它的满发时间长，供电连续性好，但可再生能源往往受自然环境太阳的升落，阴晴天气，风大风小，有风无风的影响而不能连续，要解决能够连续满发供电这个问题，也需要采用“储能”的方法。在可再生能源充足时，将它储存起来，当可再生能源不足或消失时使用。但是，储存电能的电池成本太高，人们发明了蓄水储能的方法，也就是将风能和太阳能发出的电能带动水泵，将低位水的水抽送到高位水，也就是将已获得的电能再转变成为水的势能，当电站需调峰电力时，将高位水的势能下泄给水轮机转动，也就是将水的势能转换成水轮机的机械能，由水轮机拖动发电机将机械能转换成电能供给电网，完成风能和太阳能的储能要求。而抽水蓄能是一个大的水利工程，耗资巨大，耗时很长，而且还受地理环境的限制是否有条件蓄水，并不是一个理想的储能方式。

近期在光热发电项目中运用较多的熔盐储能，由于其良好的储热性能，被广泛的研究与应用。然而，由于熔盐的腐蚀性等原因所导致的光热项目中的熔盐泄露，虽然并未见人员的伤亡报道，但其引起的设备以及运行损失的数字触目惊心。此外，在熔盐的使用过程中，其熔点较高因此需要额外的热源去维持熔盐在传输过程中不能够凝固，此外，由于储热的容量是与储热介质的温差成正比的，因此，熔盐的熔点较高就导致储热的温差降较小，从而大大降低了它的储热效果。虽然，近期有关低熔点熔盐有见报道，但其价格极高，大大的提高了项目的投资成本，并未见大规模的应用。熔融盐的使用最大瓶颈在于其存在较大的换热损失，设备动力消耗大，设备复杂，成本较高。熔融盐的初次投资量极大，一个50兆瓦的光热电站，就需要4万吨的熔盐，以一吨熔盐4500元/吨来计算，仅熔盐就需要1.8亿元，此外还需要能够容纳4万吨熔盐的高保温储罐。所以，如此大的投资势必带来上网电价的提高。总之，使用熔盐储能，无论从经济性还是从安全性都存在着一定问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例的目的是提供一种风光热氢储一体化超临界蒸汽轮机发电系统，以解决现有技术中抽水蓄能存在的耗资巨大，耗时很长，受地理环境限制以及熔盐储能存在的经济性差和安全性差的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种风光热氢储一体化超临界蒸汽轮机发电系统，包括：风光发电装置、集热装置、水储能装置、制氢储能装置、超临界蒸汽发电装置和供水装置；其中，

所述风光发电装置分别与所述集热装置和所述制氢储能装置连接，用于利用风能和太阳能发电并给所述集热装置和所述制氢储能装置提供电能；