[发明专利]一种光热光伏互补协同发电系统及运行方法

说明书

本发明公开了一种光热光伏互补协同发电系统及运行方法，包括光伏电站、光热电站、电加热系统、汇流系统、控制系统及电网，光伏电站包括光伏阵列及逆变器，光热电站包括光热集热系统、储热系统及发电系统；光伏阵列的输出端经逆变器与电加热系统的电源接口及汇流系统相连接，光热集热系统与储热系统相连接，储热系统与发电系统相连接，发电系统的输出端与汇流系统相连接，控制系统与汇流系统的控制端相连接，汇流系统的输出端与电网相连接，该系统及运行方法能够实现光伏和光热的互补协同发电，且自调节能力较强。

技术领域

本发明属于太阳能发电技术领域，涉及一种光热光伏互补协同发电 系统及运行方法。

背景技术

随着可再生能源装机及发电量在总体电力装机及发电量中占比的不 断提高，全球约有150个国家就可再生能源发电制定了具体目标，主要 集中在风电和太阳能发电两方面。为了实现我国在“十四五”末期可非 化石能源发电装机比例达50％的比例，温室气体排放量(可能)达到一 个峰值，之后排放量逐年减少的目标，提升风电、太阳能电能质量，提升风电、太阳能发电消纳比例，是当前要解决的一个重要问题。

太阳能发电主要包括光伏和光热发电两种技术形式，光伏发电因为 自调节能力较弱，在消纳时往往会有一定比例弃光率，目前部分地区出 台了光伏配储能的相关支撑性文件，单纯光伏电站可实现平价或低于平 价上网，但由于电池储能系统成本较高，目前单纯光伏储能模式难有经 济性。光热电站由于配备储热系统，具有较强的调节能力，其调节范围 近似从0％到100％。如果将光伏和光热系统相结合，可以在系统上利用 光热的调节能力平抑光伏的电能波动，或实现错峰发电，也可以在经济 上利用低成本光伏电站电能降低光热电站发电成本，或(部分)替代光 热电站厂用电量。通过将光伏和光热系统互补协同发电，可以最大化发 挥两者的调节能力，实现利润最大化。

目前，已有诸多学者和企业对光伏光热互补发电进行了研究，主要 相关研究成果情况如下：

中国专利CN203984349U提出了一种快速改造型光伏光热一体化分 布式系统，中国专利CN107702194A提出了一种光伏光热发电供热系统 及控制方法，中国专利CN205754215U提出了一种光伏光热一体化系统。 上述三个专利均通过聚光光伏技术实现光伏光热共同发电，是部件级光 伏光热发电技术结合，主要技术路线仍是光伏发电，与本专利所述光热 汽轮发电系统完全不同。

中国专利CN209692366U提出了一种用于电力孤网的太阳能光伏与 光热互补发电系统，通过互补控制系统实现光伏光热电站互补发电，该 系统中，除气象预测系统外，光伏和光热独立运行，与本专利所述互补 协同发电系统不同。

中国专利CN110429667A提出了一种基于布谷鸟搜索的光热光伏打 捆发电系统容量配置方法，可实现光伏光热打捆发电系统出力标准差最 小，该系统中，光伏和光热独立运行，基于二者的出力预测，以出力标 准差最小未目标，优化二者出力配置，优化过程未考虑电价因素，未对 电站最大化收益进行优化，与本专利所述互补协同发电系统及运行方法不同。

中国专利CN202872690U提出了一种采用可透光的光伏电池结合光 热发电综合利用的装置，利用高透过率光伏电池和聚光设备实现光伏光 热综合利用，该系统也属于部件级创新，对光伏光热系统未有提及，与 本专利所述互补协同发电系统不同。

中国专利CN105007038A提出了一种光热电站光伏辅助发电系统， 通过在菲涅尔二次反射面上方加装光伏电池板实现光伏辅助光热发电， 该系统中光伏和光热独立运行，在系统结构上未有互补协同功能。

中国专利CN106330093A提出了一种光伏光热一体化发电系统，通 过光伏发电加热水，再将水通入光热集热系统，实现混合发电，除此之 外光伏光热系统独立运行，该系统中将水打入1000℃以上的光热集热系 统中，在工程中可行性较差，大量温度不均衡的水会造成光热集热系统 受热不均，降低设备寿命。此外，光伏和光热发电系统独立运行时，不能根据电网调度需求统筹优化各自上网功率。