[发明专利]一种具有储能和低排放性能的可再生能源发电系统

说明书

本发明公开了一种具有储能和低排放性能的可再生能源发电系统，系统包括新能源发电装置、电解器、火力发电厂锅炉、变电吸附装置和并网发电单元，新能源发电装置为电解器提供电能，变电吸附装置用于捕获二氧化碳，电解器和变电吸附装置与甲烷化反应器相连接，甲烷化反应器的出气口与膜分离装置的进气口相连接，膜分离装置的出气口分别与储气罐和燃气轮机相连接，燃气轮机分别与变电吸附装置、膜分离装置和并网发电单元相连接。本发明采用上述结构的发电系统，系统将各种技术与传统火电进行耦合，以化学合成的甲烷作为能量载体，在电网高负荷时和电网负荷低时用于削峰填谷，减轻新能源并网导致的电网波动，提高电网调节能力和对新能源的消纳能力。

技术领域

本发明涉及可再生能源发电系统技术领域，特别是涉及一种具有储能和低排放性能的可再生能源发电系统。

背景技术

我国能源正在经历一场清洁化革命，逐步从以火电为主的电源结构向以风、光、水、生物质等清洁能源为主的电源结构转型。新能源集中开发并网，是我国现阶段新能源开发利用的最基本特点，新能源发电并网在促进发电资源的清洁化，有效缓解能源危机和环境污染等问题方面发挥着积极作用。在此背景下，当前高比例新能源电网应对严重扰动能力不足，电网的暂态稳定问题制约了电力输送水平和新能源消纳能力。

当前我国电网“高占比新能源”特点突出，常规火电机组逐步被新能源机组所取代，使得电网转动惯量和有功调节能力将大幅下降，直接影响系统频率调节能力，进一步加剧直流闭锁故障时的频率失稳风险，由此造成的功率大幅变化会对电网造成严重冲击，削弱了电网调频能力，电网暂态低电压、过电压交替出现，可能会导致新能源大规模脱网，引发系统频率、电压等发生连锁反应。

传统电力系统中参与系统调峰、调频的发电机组多以火电为主，随着其被水电、风光机组替代，系统的调节能力将受到影响。尤其是随着新能源发电占比的提升，系统中的转动惯量水平将进一步下降，会加剧频率失稳风险。当新能源高比例渗透下电网遭受直闭锁这类有功不平衡量较大的事故时，仅依靠原有的常规稳控策略可能无法平稳渡过故障状态。

因此，从市场需求角度出发，均迫切需要开发出一套具有储能功能、具有自我调整能力，且适用于火电厂与可再生能源并网发电的新系统，提升电网的暂态稳定性，提高电力输送水平和对新能源消纳能力极为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有储能和低排放性能的可再生能源发电系统，以解决上述现有技术中新能源并网发电新系统应对严重扰动能力不足，电网的暂态稳定制约电力输送水平和新能源消纳能力的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有储能和低排放性能的可再生能源发电系统，发电系统包括新能源发电装置、电解器、火力发电厂锅炉、变电吸附装置和并网发电单元，所述新能源发电装置为所述电解器提供电能，所述电解器与甲烷化反应器的进气口相连接，所述变电吸附装置用于捕获火力发电厂锅炉产生的二氧化碳，所述变电吸附装置与所述甲烷化反应器的进气口相连接，所述甲烷化反应器的出气口与膜分离装置的进气口相连接，所述膜分离装置的出气口分别与储气罐和燃气轮机相连接，所述燃气轮机分别与所述变电吸附装置、所述膜分离装置和并网发电单元相连接。

优选的，所述发电系统的运行包括以下步骤：

步骤一，所述新能源发电装置产生的电能部分用于所述电解器电解水产生氢气和氧气，氧气通入所述火力发电厂锅炉中，氢气通入所述甲烷化反应器中；氧气用于火力发电厂锅炉进行富氧燃烧，降低烟气氮氧化物排放；

步骤二，所述火力发电厂锅炉产生的烟气被所述变电吸附装置捕获得到二氧化碳；

步骤三，二氧化碳通入所述甲烷化反应器中与氢气发生化学反应生成甲烷和水蒸汽，将甲烷和水蒸汽通入膜分离装置中进行分离，其中甲烷进入所述储气罐进行保存，水蒸汽进入所述燃气轮机产生电能；

步骤四，所述燃气轮机产生的电能分为三部分，一部分用于为所述变电吸附装置供电，另一部分用于为所述膜分离装置，最后一部分用于所述并网发电单元。