[发明专利]一种IGCC电站耦合水电解设备系统及其运行方法

说明书

本发明公开一种IGCC电站耦合水电解设备系统及运行方法，包括IGCC电站常规设备、水电解设备及其供电线路、氧气供应管道、氢气供应管道、氢气储罐及氧气储罐，所述水电解设备的供电线路连接IGCC电站电能输出端及电网，所述水电解设备利用IGCC电站所发出的电力或电网输送的电力电解水制取氢气及氧气；所述水电解设备的氧气供应管道连接煤气化炉的供氧管道，利用水电解设备产生的氧气部分替代空分装置制取的氧气；利用水电解设备可随时快速改变供电功率和负荷的特性，满足电网对IGCC电站的调峰调频负荷需求；水电解设备产生的氧气用于煤气化炉，减少气化炉用氧的成本，也降低空分系统的运行成本。

技术领域

本发明属于IGCC发电领域，具体涉及一种IGCC电站耦合水电解设备系统及其运行方法。

背景技术

全球气候问题越来越引起人们的高度关注，以低能耗、低排放、低污染为特征的“低碳经济”成为全球政治经济博弈的热点。我国电力供应主要以煤电为主，为降低煤烟型污染，大力发展燃煤技术是提高煤炭使用效率、减少污染、经济可行的研究方向。IGCC发电技术既具有联合循环的高效率，又解决了燃煤发电带来的环境污染问题。

IGCC是把煤气化和燃气蒸汽联合循环系统有机集成的一种洁净煤发电技术。在IGCC系统中，煤碳经过气化变成中低热值煤气，经净化处理后，通过除掉煤气所含有的硫化物、氮化物、粉尘等杂质，变成干净的气体燃料，送入燃气轮机中，在燃烧室里进行燃烧，煤气燃烧后驱动燃气透平做功发电，利用高温排气在余热锅炉中产生的蒸汽驱动汽轮机做功发电。

IGCC发电机组在变负荷运行工况下，系统将会受到气化装置、空分装置等设备安全稳定运行能力的限制，特别是现有的空分装置的变负荷能力非常有限，造成IGCC发电机组无法响应电网的调峰调频辅助服务的要求，调峰的深度和响应速率满足不了电网要求，调频的响应速率和调频深度都十分有限，因此，急需找到一个能够增加IGCC发电厂及机组变负荷适应性的技术。

现有技术文献

专利文献1：CN106285944B一种利用空分系统储能的IGCC电站调峰装置及方法

该方法虽然利用空分系统储能部分实现了IGCC电站调峰能力的增强，但由于空分系统构成复杂，而且储能是以液氧形式实现，无法利用空分系统和液氧储能实现分钟级别甚至秒级别的功率变化和负荷响应，因此，无法实现IGCC电站响应电网调频的要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种IGCC电站耦合水电解设备系统及其运行方法，利用水电解设备可随时快速改变供电功率和负荷的特性，实现IGCC电站响应电网调频的要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种IGCC电站耦合水电解设备系统，包括IGCC电站常规设备：煤炭预处理装置、煤气化炉、空分装置、燃气轮机、余热锅炉、燃机发电机、汽轮机发电机及送变电模块，还包括水电解设备及其供电线路、氧气供应管道、氢气供应管道、氢气储罐及氧气储罐，所述水电解设备的供电线路连接IGCC电站电能输出端及电网，所述水电解设备利用IGCC电站所发出的电力或电网输送的电力电解水制取氢气及氧气；所述水电解设备的氧气供应管道连接煤气化炉的供氧管道，利用水电解设备产生的氧气部分替代空分装置制取的氧气，或送入氧气储罐进行储存。

IGCC电站耦合水电解设备系统还包括调峰调频控制模块，所述调峰调频控制模块连接IGCC电站电能输出的控制端，所述调峰调频控制模块控制发电机输送给水电解设备的电负荷功率的增加或减少，响应电网对IGCC电站的调峰调频负荷需求。

所述水电解设备的供电线路通过送变电及供电模块连接IGCC电站电能输出端、电网、厂用电供电及升压变压器供电，即水电解设备的电力来源有发电机出口母线供电、厂用电供电和主升压变压器供电及电网下电供电中的任意一种或组合。

水电解设备的氢气供应管道连通氢气储罐或送入煤气化炉。