[发明专利]基于双模态解耦的热电联产系统的风电消纳方法

摘要

本发明提供一种基于双模态解耦的热电联产系统的风电消纳方法，涉及热电联产系统技术领域。系统包括燃气轮机、余热回收装置、储热装置、质子交换膜燃料电池、电制气设备和风力发电机，储热装置、质子交换膜燃料电池和电制气设备解耦热电联产机组“以热定电”和“以电定热”两种运行模式。通过解耦热电耦合关系来提高系统消纳风电能力，并通过系统购能成本和污染气体治理成本最低为目标函数，用电负荷优先消纳风电，剩余风电通过电制气设备进一步消纳。本发明能大规模消系统的弃风电能，解耦“以热定电”和“以电定热”两种运行模式，实现风电‑气‑电双向转化，还能提高系统自身调节备用能力，增强系统抗可在生能源出力随机波动的干扰能力。

主权项

1.一种基于双模态解耦的热电联产系统，其特征在于：该系统包括燃气轮机、余热回收装置、储热装置、质子交换膜燃料电池、电制气设备和风力发电机；所述燃气轮机和余热回收装置构成系统内的热电联产机组；基于双模态解耦的热电联产系统的外部连接网络包括电力系统和天然气网，基于双模态解耦的热电联产系统的供能负荷包括电负荷和热负荷；天然气网为连接其上的热电联产机组、质子交换膜燃料电池和电制气设备提供燃料和气体存储；储热装置和热电联产机组与热负荷连接；燃气轮机、质子交换膜燃料电池、电制气设备、风力发电机连接到基于双模态解耦的热电联产系统中的电母线上，为系统内的用电负荷提供电能；所述燃气轮机，同时为热电联产系统内部的设备进行供热和供电，其运行模式包括“以热定电”模式和“以电定热”模式；燃气轮机与余热回收装置直接连接，其目的是通过余热回收装置将燃气轮机产生的热能进行回收；余热回收装置又与储热装置连接，两者共同为系统内用热负荷提供热能；所述储热装置、质子交换膜燃料电池和电制气设备用于解耦热电联产机组“以热定电”和“以电定热”两种运行模式，从而提高系统消纳风电的能力；所述储热装置，用于存储热电联产系统中多余的热能，并在用户用热高峰期时进行放热；所述电制气设备，用于将系统中多余的风电转化为甲烷进行存储；解耦热电联产机组“以热定电”运行模式，其解耦机理如下：当用户的热需求较大时，热电联产系统必须增加燃气轮机组的出力才能和储热装置共同完成用户的供热需求，而此刻系统中的用电需求较少，热电联产机组增加热出力的同时其输出电功率也成比例的增加，热电联产机组发出的这部分多余的电能不仅给系统频率稳定带来冲击，还进一步压缩了系统就地消纳风电量，此时通过电制气设备将热电联产机组发出的多余电能转化为天然气输入到气网中进行储存，从而打破热电联产机组“以热定电”运行模式；解耦热电联产机组“以电定热”运行模式，其解耦机理如下：当系统中的电负荷需求多而热负荷需求少时，同时系统内的储热装置储热以达到最大限度，此时增加燃料电池出力来满足系统内的用电需求，减少热电联产机组过多出力产生的热量对用户的影响，从而解耦热电联产机组“以电定热”的运行模式。