一种多能互补型火力发电厂厂用电系统

摘要

一种多能互补型火力发电厂厂用电系统，包括若干发电机，该发电机连接主变后通过高压配电装置送出，而发电机的出口连接厂高变，所述厂高变采用三卷变压器，该三卷变压器的第三绕组通过与其连接的母线和设置在火力发电厂厂区的光伏电站和风电场连接，同时也连接储能装置和储热装置，构成含火电、风电、光伏、储能和负荷的多能互补型火力发电厂厂用电系统。本实用新型达到降低厂用电率，实现自然资源、空间资源综合利用，提高经济效益和环境效益的目的。

说明书

技术领域

本实用新型涉及火力发电厂设计技术领域，具体涉及一种利用火电、光伏、风电、储能和储热技术的多能互补型火力发电厂厂用电系统。

背景技术

本实用新型针对传统火力发电厂厂用电系统设计，改进提出一种利用火电、风电、光伏、储能和储热的多能互补型火力发电厂厂用电系统，适用于太阳能和风能资源丰富地区，对提高火电厂技术经济指标，强化电源侧灵活调节作用，对于实现能源资源综合利用具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型要提供一种利用火电、光伏、风电、储能和储热技术的多能互补型火力发电厂厂用电系统，降低厂用电率，实现自然资源、空间资源综合利用，提高经济效益和环境效益。

本实用新型解决上述技术问题采取的技术方案如下：

一种多能互补型火力发电厂厂用电系统，包括若干发电机，该发电机连接主变后通过高压配电装置送出，而发电机的出口连接厂高变，所述厂高变采用三卷变压器，该三卷变压器的第三绕组通过与其连接的母线和设置在火力发电厂厂区的光伏电站和风电场连接，同时也连接储能装置和储热装置，构成含火电、风电、光伏、储能和负荷的多能互补型火力发电厂厂用电系统。

所述发电机包括一号发电机及二号发电机；该一号发电机的出口连接第一、第二厂高变，二号发电机的出口连接第三、第四厂高变；第一厂高变的第三绕组通过第一光储母线段连接第一光伏、第一电储热和第一电储能，第四厂高变的第三绕组通过第二光储母线段连接第二光伏、第二电储热和第二电储能；第二厂高变的第三绕组通过第一风储母线段连接第一风电和第三电储能，第三厂高变的第三绕组通过第二风储母线段连接第二风电和第四电储能；第一光储母线段和第二光储母线段通过第一联络运行开关连接；第一风储母线段和第二风储母线段通过第二联络运行开关连接。

所述光伏电站包括设置在工业厂房屋顶的分布式光伏电站、厂区及周边空闲土地上设置的集中式光伏电站。

本实用新型的技术效果详述如下：

（1）、在大型火力发电厂的工业厂房屋顶布置分布式光伏电站，在厂区及周边空闲土地上建设集中式光伏电站和风力发电机组，均作为完全自发自用的自备新能源电站，以降低火电厂厂用电率，实现自然资源、空间资源综合利用，提高经济效益和环境效益。

（2）、优化传统厂用电系统设计，在连接于发电机出口的厂高变增加第三绕组及母线段，一方面实现自备新能源电站的就近接入，另一方面接入电储能装置和电储热装置，构建含火电、风电、光伏、储能和负荷的多能互补型火力发电厂厂用电系统。

（3）、利用电储能和电储热技术建设储能设施，一方面作为可调节性电源和负荷，实现发电出力的灵活调节，以强化火电厂的深度调峰和一次调频等调节能力，另一方面用电储能设施代替启动/备用电源，无需从厂外公网引接备用电源，减小了对电网的依赖，还节省电网资源。

（4）、配置电储热设施，从厂用电系统下网供电，将电能转换为热能进行存储和使用，对内可以降低火电厂最小技术出力，对外能够为工业和居民用户提供供热能力。

附图说明

图1为常规火力发电厂厂用电系统典型电气结构图；

图2为本实用新型的电气结构图；

图1中：1—一号发电机，2—二号发电机，3—一号主变，4—二号主变，5—高压配电装置，6—一号发电机出口，7—二号发电机出口，8~11—第一、第二、第三、第四厂高变，12~15—第一、第二、第三、第四厂用电工作母线段；

图2中：1—一号发电机，2—二号发电机，3—一号主变，4—二号主变，5—高压配电装置，6—一号发电机出口，7—二号发电机出口，8~11—第一、第二、第三、第四厂高变，12~15—第一、第二、第三、第四厂用电工作母线段，16~17—第一、第二光储母线段，18~19—第一、第二风储母线段，20~21—第一、第二光伏电站，22~23—第一、第二风电场，24~27—第一、第二、第三、第四电储能装置，28~29—第一、第二电储热装置，30~31—第一、第二联络运行开关。

具体实施方式

常规火力发电厂厂用电系统典型电气结构图参见图1，火力发电厂一号发电机1和二号发电机2分别连接一号主变3和二号主变4，通过高压配电装置5送出，一号发电机出口6和二号发电机出口7分别连接第一、第二厂高变8~9和第三、第四厂高变10~11，第一、第二厂高变8~9和第三、第四厂高变10~11分别与第一、第二、第三、第四厂用电工作母线段12~15连接。

一种多能互补型火力发电厂厂用电系统，包括若干发电机，该发电机连接主变后通过高压配电装置送出，而发电机的出口连接厂高变，所述厂高变采用三卷变压器，该三卷变压器的第三绕组通过与其连接的母线和设置在火力发电厂厂区的光伏电站和风电场连接，同时也连接储能装置和储热装置，构成含火电、风电、光伏、储能和负荷的多能互补型火力发电厂厂用电系统。该三卷变压器的第一绕组连接于发电与主变之间的发电机的出口，第二绕组分别连接厂用电工作母线段。

本实用新型电气结构图如图2所示，具体连接关系为：一号发电机1的出口连接第一、第二厂高变8、9，二号发电机2的出口连接第三、第四厂高变10、11；第一厂高变8的第三绕组通过第一光储母线段16连接第一光伏20、第一电储热28和第一电储能24，第四厂高变11的第三绕组通过第二光储母线段17连接第二光伏21、第二电储热29和第二电储能27；第二厂高变9的第三绕组通过第一风储母线段18连接第一风电22和第三电储能25，第三厂高变10的第三绕组通过第二风储母线段19连接第二风电23和第四电储能26；第一光储母线段16和第二光储母线段17通过第一联络运行开关31连接；第和一风储母线段18和第二风储母线段19通过第二联络运行开关30连接。上述第一、第二、第三、第四厂高变8、9、10、11采用三卷变压器，该三卷变压器的第一绕组分别连接于发电与主变之间的发电机的出口，第二绕组分别连接第一、第二、第三、第四厂用电工作母线段12、13、14、15。

上述光伏电站包括设置在工业厂房屋顶的分布式光伏电站、厂区及周边空闲土地上设置的集中式光伏电站。首先，在厂房屋顶布置分布式屋顶光伏电站，符合节能建筑标准，通过合理规划利用厂区空闲土地，建设集中式地面光伏电站和风力发电机组，提高场地空间的综合利用率，达到美化厂区环境的目的。

按照常规，火力发电厂厂高变采用两卷变压器或分裂绕组变压器，低压侧仅仅为厂用电工作段母线供电，不再连接其他设备和装置。参见图2，本实用新型中火力发电厂厂高变由两卷变改为三卷变，利用新增加的绕组和与其连接的母线为自发自用的光伏电站和风电场以及可调节储能装置提供接入条件。

配置电储能设施，可在充放电模式下快速存储和释放电能，强化火电厂的深度调峰和一次调频等调节能力，同时用电储能设施代替启动/备用电源。

配置电储热设施，将电能转换为热能进行存储和使用，既可降低火电厂最小技术出力，又能提供供热能力。

综上，本实用新型利用厂高变、光储母线、风储母线与自发自用的光伏电站和风电场、电储能设施和电储热设施构建多能互补型厂用电系统，一方面实现新能源电力和电量的就地平衡消纳，降低厂用电率，另一方面增加电储能设施和电热储能设施作为可调节性电源和负荷，可在充放电模式下快速存储和释放电能，增强深度调峰调频等调节能力，同时配置电储热设施，从厂用电系统下网供电，将电能转换为热能进行存储和使用，实现对火电厂的灵活性改造，对内可以降低火电厂最小技术出力，对外能够为工业和居民用户提供供热能力。

另外，用电储能设施代替启动/备用电源，无需从厂外公网引接备用电源，减小了对电网的依赖，还节省电网资源。