[发明专利]一种风/光与生物质互补的发电和化学品储能系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种风/光和生物质互补的发电与化学品储能系统及控制方法，所述储能系统包括：风/光发电单元、电力调控单元、电解水单元、氢/氧储存单元、生物质利用单元、化学品合成单元和调峰发电单元。所述控制方法包括并网发电运行模式，盈余电力运行模式，弃电运行模式和调峰发电运行模式四种。根据本发明的所述储能系统在传统风/光互补发电及合成燃料储能的基础上，将生物质引入系统之中，既可利用生物质发电的稳定性调节风/光发电的波动性，又可高效的就地利用弃电制氢的副产品氧气实现生物质的转化，并为后续化学品合成单元提供含碳气体，实现了能量与物料的综合高效利用，提高了可再生能源系统的抗波动能力和输出效益。

技术领域

本发明涉及一种多能源互补的发电和储能系统，具体为一种风/光和生物质互补的发电与化学品储能系统，属能源、电力和化工技术领域。

背景技术

随着我国社会经济的发展，能源供应日趋紧张。传统化石能源开发利用所带来的环境污染、气候变化等问题也日益严重。大力发展高效、清洁的可再生能源发电系统是保证我国能源安全，降低环境污染的重要举措。但可再生能源尤其是风能、太阳能不稳定，发电品质较差，直接并网对电网冲击较大，而且西部优质风电、光电资源难以就地消化，导致弃风、弃光问题严重，亟需研究解决。

大容量的储能技术是解决风、光发电不稳定的重要途径之一。相比传统的储能技术，Power to Gas(P2G)技术利用电解水技术将电网无法消纳的再生能源电力转化为氢气，或进一步通过甲烷化技术生产合成天然气或者液体燃料等，实现从电力到化学品的转换，即化学品储能。P2G技术储能容量大、周期长，可消纳大规模、长时间风、光发电的波动，是一种极具潜力的储能新途径。基于P2G技术，学者提出了多种能源转化与储能系统。如专利(CN201610597945.5)公开了一种风光-氢储能及煤化工混合动力发电系统，实现储能与煤化工的耦合。专利(CN201510481776)公开了一种风-氢-水-电混合能源系统拓扑结构及其控制方法，实现风电、储能及燃料电池发电的高效结合。

目前已公开的基于P2G技术的能源系统一部分以氢气为化工产品，但氢气较难储运，不适合大规模推广应用。另一部分以甲烷或液体燃料为化工产品，但化学品合成过程所需的含碳气体来源及电解水副产品氧气的利用仍是与传统化石能源相结合，无法满足可再生能源体系要求。因此，迫切需要开发一种更加清洁、高效的P2G能源综合利用系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的是通过引入生物质，构建一种风、光和生物质能互补的发电与化学品储能系统，以降低风、光发电的波动性，实现电解水副产品氧气的清洁转化利用，并为储能化学品的合成提供绿色含碳气体，解决目前P2G能源系统面临的问题。

本发明采用的技术方案概述如下：风发电或光发电经电力调节控制，稳定电力并入电网。电网无法消纳的电力用于电解水制氢气和氧气。氧气可以用于生物质富氧气化或富氧燃烧，生物质利用后的含碳气体进入化学品合成单元，与电解水产生的氢气合成天然气或甲醇等燃料。当风/光发电无法满足电网需求时，采用储存的氢气或者化学品进行调峰发电。综上，整个系统就实现了风/光/生物质互补发电，同时可把多余电力转化成化学品(化学品储能)，最终实现可再生能源的高效转化与储存利用。具体技术方案如下：

一种风/光与生物质互补的发电和化学品储能系统，所述系统包括：

风/光发电单元1，用于由风/光发电产生电力；

电力调控单元2，所述电力调控单元2分别与所述风光发电单元1和与外部电网电连接，用于控制电力输出；

电解水单元3，其与所述电力调控单元2电连接，接收来自所述电力调控单元2的电力，用于电解水产生氢气和氧气；

氢/氧储存单元4，其与所述电解水单元3管线连接，用于储存在所述电解水单元3中电解水产生的氢气和氧气；