一种风光储能和干粉加压气化联合循环的发电装置及方法与流程

本发明涉及新能源和煤化工，具体而言，涉及一种风光储能和干粉加压气化联合循环的发电装置及方法。

背景技术：

1、在新能源和随着新能源技术不断的发展，光伏和风电作为能源的主流发展技术，不仅可以发电也可以制氢储氢。氢因其高热值、清洁无污染的特性，成为重要储能之一；却因其易燃易爆的特点，也导致存储和利用一直存在问题。同时，新能源发电能力稳定性差，过多依靠外界光能和风能，也会造成制氢储氢的稳定性差。

2、而在煤化工领域中，整体煤气化联合循环发电系统(integrated gasificationcombined cycle，igcc)是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统，是一种清洁煤电技术，但其能源来源是不可在生化石燃料，能源结构单一。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种风光储能和干粉加压气化联合循环的发电装置及方法，可以有效安全存氢用氢，解决了新能源风光储能制氢存稳定性差和安全性低的问题，也合理提高整体煤气化联合循环发电效率。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，一种风光储能和干粉加压气化联合循环的发电装置，包括：联合循环子系统、集中发电子系统、光伏单元、风机单元、光伏逆变器、风机变流器、电解单元、空分单元、气化单元、储氢单元和净化转换单元；

4、所述光伏单元分别与光伏逆变器和电解单元连接；

5、所述风机单元分别与风机变流器和集中发电子系统连接；

6、所述光伏逆变器还与集中发电子系统连接；

7、所述风机变流器还与电解单元连接；

8、所述电解单元还与空分单元、气化单元、储氢单元和净化转换单元连接；

9、所述空分单元还与气化单元连接；

10、所述储氢单元还与净化转换单元连接；

11、所述净化转换单元还与联合循环子系统连接；

12、所述联合循环子系统连接还与集中发电子系统连接。

13、进一步地，所述气化单元为煤粉加压式气化炉。

14、进一步地，所述集中发电子系统包括：风机主变压器、光伏主变压器、燃气轮机主变压器和汽轮机主变压器；

15、所述风机主变压器与风机单元连接；

16、所述光伏主变压器与光伏逆变器连接；

17、所述燃气轮机主变压器和汽轮机主变压器均与联合循环子系统连接。

18、进一步地，所述联合循环子系统包括：燃气轮机、汽轮机和余热锅炉；

19、所述燃气轮机分别与净化转换单元、余热锅炉和燃气轮机主变压器连接；

20、所述余热锅炉还与汽轮机连接；

21、所述汽轮机还与汽轮机主变压器连接。

22、进一步地，所述储氢单元与净化转换单元双向联通。

23、第二方面，一种风光储能和干粉加压气化联合循环的发电方法，采用上述的风光储能和干粉加压气化联合循环的发电装置，包括：

24、通过光伏单元、光伏逆变器和光伏主变压器的连接通路进行发电；

25、通过风机单元和风机主变压器的连接通路进行发电；

26、通过电解单元、空分单元、气化单元和净化转换单元，利用风电和光电能量，制氢及由煤制得合成气，送入储氢单元储存或送入燃气轮机作为燃料；

27、通过燃气轮机和燃气轮机主变压器的连接通路进行发电；

28、将燃气轮机做功的排烟热量传递到余热锅炉，生成蒸汽，驱动汽轮机和汽轮机主变压器的连接通路进行发电。

29、进一步地，所述通过电解单元、空分单元、气化单元和净化转换单元，利用风电和光电能量，制氢及由煤制得合成气，通过储氢单元储存或作为燃料送入燃气轮机的方法包括：

30、将由风机单元产生并经风机变流器转换为直流的电能和光伏单元产生的直流电能输送给电解单元；

31、通过电解单元制得氢气和氧气，并将氢气送入储氢单元和净化转换单元，将氧气送入气化单元；

32、通过空分单元分离空气中的氮气和氧气，并将氮气和氧气通过不同的管线送入气化单元；

33、通过气化单元使用氮气、氧气、蒸汽和煤粉，通过氧化还原反应制得合成气，并将合成气经净化转换单元转化为氢气，分别送入储氢单元和燃气轮机。

34、进一步地，所述电解单元以电解水制得氢气和氧气，所述电解水为除盐水。

35、本发明的有益效果为：

36、本发明通过将新能源光风产生氢气，一方面用于存储，一方面直接可以用去燃气轮机燃烧提高机组热效率；同时气化设备产生的合成气经过净化转换单元转换成氢气，可以用于燃气轮机燃烧，也可以氢气储能，实现氢气双向交换。本发明还可以实现新能源产生氢气，即产即消，能降低的氢气存储和运输的安全隐患。新能源风、光产生氧气用于煤气化反应，降低空分单元能源消耗，提高气化单元效率。实现了新能源与化石能源结构变化，从而提升整个发电系统的灵活性、环保性和高效性。

技术特征：

1.一种风光储能和干粉加压气化联合循环的发电装置，其特征在于，包括：联合循环子系统、集中发电子系统、光伏单元(1)、风机单元(2)、光伏逆变器(3)、风机变流器(4)、电解单元(5)、空分单元(6)、气化单元(7)、储氢单元(15)和净化转换单元(16)；

2.根据权利要求1所述的风光储能和干粉加压气化联合循环的发电装置，其特征在于，所述气化单元(7)为煤粉加压式气化炉。

3.根据权利要求2所述的风光储能和干粉加压气化联合循环的发电装置，其特征在于，所述集中发电子系统包括：风机主变压器(11)、光伏主变压器(12)、燃气轮机主变压器(13)和汽轮机主变压器(14)；

4.根据权利要求3所述的风光储能和干粉加压气化联合循环的发电装置，其特征在于，所述联合循环子系统包括：燃气轮机(8)、汽轮机(9)和余热锅炉(10)；

5.根据权利要求4所述的风光储能和干粉加压气化联合循环的发电装置，其特征在于，所述储氢单元(15)与净化转换单元(16)双向联通。

6.一种风光储能和干粉加压气化联合循环的发电方法，其特征在于，采用如权利要求1至5任一项所述的风光储能和干粉加压气化联合循环的发电装置，包括：

7.根据权利要求6所述的风光储能和干粉加压气化联合循环的发电方法，其特征在于，所述通过电解单元(5)、空分单元(6)、气化单元(7)和净化转换单元(16)，利用风电和光电能量，制氢及由煤制得合成气，通过储氢单元(15)储存或作为燃料送入燃气轮机(8)的方法包括：

8.根据权利要求7所述的风光储能和干粉加压气化联合循环的发电方法，其特征在于，所述电解单元(5)以电解水制得氢气和氧气，所述电解水为除盐水。

技术总结本发明提供了一种风光储能和干粉加压气化联合循环的发电装置及方法，涉及新能源和煤化工技术领域，包括：联合循环子系统、集中发电子系统、光伏单元、风机单元、光伏逆变器、风机变流器、电解单元、空分单元、气化单元、储氢单元和净化转换单元。本发明能降低的氢气存储和运输的安全隐患，将新能源风、光产生氧气用于煤气化反应，降低空分单元能源消耗，提高气化单元效率；新能源风、光产生氢气作为燃气轮机燃料，提高燃汽轮机出力，实现了新能源与化石能源结构变化，从而提升整个发电系统的灵活性、环保性和高效性。技术研发人员：丁建博,王勇,曾超,沙少飞,周广利,段进宽,刘玉梅,王令斌,刘华明,白力,闫海春,虞学鹏,刘洋,王经天受保护的技术使用者：华能（天津）煤气化发电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14