本文所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0042]光伏是直流電，不能直接并網(wǎng)，如圖1所示。
[0043]在發(fā)展中國(guó)家，采用煤電發(fā)電還是其主要的發(fā)電方式，煤電發(fā)電主要所發(fā)電量為交流電，如圖2所示。
[0044]光熱發(fā)電與煤電相比，只是替換掉了煤燒鍋爐的污染環(huán)節(jié)，所發(fā)電能與火電一樣，頻率，赫茲等與火電匹配，可直接并網(wǎng)，如圖3所示。
[0045]光伏需要并網(wǎng)發(fā)電，則并網(wǎng)需要通過(guò)逆變器等轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，逆變器能造成包括諧波在內(nèi)的電網(wǎng)干擾。電網(wǎng)干擾是能夠在幅度、頻率上改變電壓與電路的理想正弦曲線的所有現(xiàn)象。電網(wǎng)諧波造成電網(wǎng)污染，正弦電壓波形畸變，使電力系統(tǒng)的設(shè)備出現(xiàn)異常和故障。
[0046]以下現(xiàn)象均能稱作電網(wǎng)干擾:
[0047](I)諧波；⑵間諧波震蕩；(3)電壓變化；⑷三相電網(wǎng)的電壓不平衡；(5)脈動(dòng)頻率波動(dòng)。電網(wǎng)干擾能以多種形式影響負(fù)載及輸電網(wǎng)，如:(I)對(duì)電子器件及控制器的影響；
(2)負(fù)載增加導(dǎo)致電子器件(如電纜，變壓器)溫度上升；(3)影響功率因數(shù)；(4)增加電量的傳輸損失。
[0048]圖4為變壓器的磁化曲線圖，揭示了變壓器諧波產(chǎn)生的原理。
[0049]諧波的危害在電力系統(tǒng)中是多方面的，主要有:
[0050](I)對(duì)供配電線路的危害。在諧波的影響下，容易導(dǎo)致機(jī)電保護(hù)誤動(dòng)作，不能全面有效地起保護(hù)作用。
[0051](2)影響電網(wǎng)的質(zhì)量。諧波會(huì)引起串聯(lián)諧振及并聯(lián)諧振，放大諧波，造成危險(xiǎn)的過(guò)電壓或過(guò)電流。
[0052](3)增加了輸電線路的損耗，縮短了輸電線壽命。諧波電流一方面在輸電線路上產(chǎn)生諧波壓降，另一方面增加了輸電線路上的電流有效值，從而引起附加輸電損耗。
[0053](4)對(duì)電容器的影響。由于諧波使通過(guò)電的電流增加，使電容器損耗增加，從而引起電容器發(fā)熱和溫升，加速老化。
[0054](5)對(duì)電動(dòng)機(jī)影響。諧波增加了其附加損耗，嚴(yán)重時(shí)使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，尤其是負(fù)序諧波在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生相反的轉(zhuǎn)矩，從而減少電動(dòng)機(jī)的出力。
[0055]而太陽(yáng)能光伏發(fā)電能量又具有不連續(xù)、不穩(wěn)定的特點(diǎn)。
[0056]在日天氣類型不同的情況下，光伏系統(tǒng)的發(fā)電功率變化很大，以某一光伏電站的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例:
[0057]圖5為晴天的狀況下的光伏發(fā)電功率圖，光伏發(fā)電功率隨時(shí)間的變化連續(xù)而均勻，呈現(xiàn)出近似正態(tài)分布的趨勢(shì)。有效發(fā)電時(shí)段從上午6:00到傍晚18:00，當(dāng)日最高發(fā)電功率大約為320KW，出現(xiàn)在中午12點(diǎn)左右。
[0058]圖6為多云天氣下的光伏發(fā)電功率圖，雖然有效發(fā)電時(shí)段基本沒(méi)有變化，仍為6:00.18:00左右，但在此期間光伏輸出功率不再穩(wěn)定，受云層遮擋影響，輸出功率的波動(dòng)較大。全天多數(shù)時(shí)候發(fā)電功率不足100KW，當(dāng)日最大發(fā)電功率也僅為190KW，出現(xiàn)在15:00左右。
[0059]圖7為陰雨天氣下光伏發(fā)電功率圖，依舊呈現(xiàn)出較大的隨機(jī)波動(dòng)性。而由于陰天使得太陽(yáng)光照更加不足，全天系統(tǒng)發(fā)電功率基本處于40KW以下，大約只能達(dá)到晴天時(shí)發(fā)電功率的1/5，當(dāng)日最大發(fā)電功率僅為60KW，出現(xiàn)在下午15:00左右。
[0060]圖8為冬夏兩季發(fā)電量比較圖，顯示在不同季節(jié)光伏系統(tǒng)的發(fā)電功率變化也很大。
[0061]因此，如果將光伏發(fā)電、光熱發(fā)電和儲(chǔ)能結(jié)合起來(lái)，就能產(chǎn)生和原有電網(wǎng)匹配的交流電(例如煤電供電)，又能夠解決光伏并網(wǎng)存在的電網(wǎng)干擾問(wèn)題，還能將不穩(wěn)定、不連續(xù)的光伏發(fā)電能量很好的儲(chǔ)存起來(lái)，避免能量流失。
[0062]圖9為一天當(dāng)中電力需求的波動(dòng)曲線圖，較梳的虛線反映電力需求隨時(shí)間的變化，這種波動(dòng)性要求發(fā)電方式具備調(diào)峰功能，使發(fā)電量與用電需求匹配。圖中較密的虛線為光熱發(fā)電的發(fā)電量線，儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存的能量，可以將斜紋填充的部分能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，以補(bǔ)充橫紋填充的能量需求，滿足用電高峰的電力需求，起到儲(chǔ)能調(diào)峰作用。
[0063]圖10為配備儲(chǔ)能和不帶儲(chǔ)能的光熱發(fā)電系統(tǒng)對(duì)比圖，配備儲(chǔ)能的光熱發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量為50MW，不帶儲(chǔ)能的光熱發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量為100麗，較梳的虛線為來(lái)自鏡場(chǎng)的太陽(yáng)能，較密的虛線為發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)存能量，實(shí)線為發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量。由圖可以看出，在同樣鏡場(chǎng)條件下，配備儲(chǔ)能的50MW光熱發(fā)電系統(tǒng)跟裝機(jī)容量為100MW的不帶儲(chǔ)能的光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出同樣的電量。配備儲(chǔ)能的發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電更為穩(wěn)定，而且發(fā)電時(shí)長(zhǎng)更長(zhǎng)，且避免了能量的浪費(fèi)。
[0064]圖11為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在不同空氣密度下的功率曲線圖。
[0065]風(fēng)力發(fā)電受風(fēng)速、空氣密度等因素的影響，輸出功率不穩(wěn)定。風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)，有軟并網(wǎng)、降壓運(yùn)行和整流逆變?nèi)N方式。并網(wǎng)控制直接影響到風(fēng)力發(fā)電機(jī)能否向輸電網(wǎng)輸送電能以及機(jī)組是否受到并網(wǎng)時(shí)沖擊電流的影響。整流逆變是一種較好的并網(wǎng)方式，所發(fā)電力經(jīng)充電器整流，再對(duì)蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護(hù)電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。
[0066]風(fēng)除了季節(jié)性變化外，每天風(fēng)力變化也很大。因此，一天中電網(wǎng)實(shí)際負(fù)荷和風(fēng)力可發(fā)電負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)不匹配情況。一般電網(wǎng)一天中最大負(fù)荷出現(xiàn)兩次，上午9點(diǎn)和下午19點(diǎn)，白天負(fù)荷基本在90 % -100 %，夜間在60 %左右。
[0067]而風(fēng)電負(fù)荷一天的變化差別較大，一般一天有三個(gè)高峰，夜間風(fēng)速逐漸增加，清晨達(dá)到高峰，而電網(wǎng)實(shí)際負(fù)荷夜間較小，無(wú)法完全消納風(fēng)電所發(fā)電力。上午10點(diǎn)左右是第二個(gè)高峰，下午5點(diǎn)是第三個(gè)高峰。導(dǎo)致電網(wǎng)高峰時(shí)，風(fēng)電出現(xiàn)低谷，或者電網(wǎng)低谷時(shí)，風(fēng)電又持續(xù)發(fā)電。
[0068]風(fēng)電的這種無(wú)規(guī)律輸出負(fù)荷，加重了電網(wǎng)的調(diào)節(jié)幅度，而風(fēng)力發(fā)電又不能夠主動(dòng)為電網(wǎng)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)，因此風(fēng)電在電網(wǎng)中的比重增加到一定量時(shí)，將影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。
[0069]太陽(yáng)能光熱發(fā)電通過(guò)配備儲(chǔ)能系統(tǒng)，可穩(wěn)定進(jìn)行能量輸出，具備儲(chǔ)能調(diào)峰功能。針對(duì)以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種風(fēng)電、光伏、光熱和介質(zhì)儲(chǔ)熱聯(lián)合供能系統(tǒng)。
[0070]一種風(fēng)電、光伏、光熱和介質(zhì)儲(chǔ)熱聯(lián)合供能系統(tǒng)，包括設(shè)備:
[0071]儲(chǔ)存加熱前介質(zhì)的低溫介質(zhì)罐；
[0072]儲(chǔ)存加熱后介質(zhì)的高溫介質(zhì)罐；
[0073]用于發(fā)電的風(fēng)電、光伏發(fā)電設(shè)備；
[0074]利用風(fēng)電、光伏發(fā)電設(shè)備所發(fā)的電力將從低溫介質(zhì)罐輸出的加熱前介質(zhì)加熱成加熱后介質(zhì)的介質(zhì)電加熱器；
[0075]利用高溫介質(zhì)罐輸出的加熱后介質(zhì)將水加熱成水蒸汽的換熱器；
[0076]將水蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電的蒸汽發(fā)電機(jī)組；
[0077]加熱前介質(zhì)從低溫介質(zhì)罐輸出，經(jīng)介質(zhì)電加熱器后變?yōu)榧訜岷蠼橘|(zhì)并儲(chǔ)存在高溫介質(zhì)罐，加熱后介質(zhì)從高溫介質(zhì)罐輸出到換熱器，換熱器產(chǎn)生水蒸氣以使蒸汽發(fā)電機(jī)組發(fā)電；
[0078]還包括，對(duì)低溫介質(zhì)罐輸出的加熱前介質(zhì)進(jìn)行加熱的第二加熱器或者對(duì)換熱器中的水或水蒸氣進(jìn)行加熱的第三加熱器。
[0079]上述的加熱前介質(zhì)溫度在250°C?300°C左右，加熱后介質(zhì)溫度在550°C?600°C左右。
[0080]上述風(fēng)電、光伏、光熱和介質(zhì)儲(chǔ)熱聯(lián)合供能系統(tǒng)，可以將原本“棄風(fēng)”、“棄光”的能源通過(guò)介質(zhì)儲(chǔ)能暫時(shí)將能量以熱量的形式儲(chǔ)存起來(lái)。利用介質(zhì)儲(chǔ)存能量，電熱效率可達(dá)90%以上，能源利用率高，較好的節(jié)約了能源。在電網(wǎng)高峰時(shí)再釋放熱量進(jìn)行發(fā)電，起到電網(wǎng)調(diào)峰的作用，可以很好的避免能源的浪費(fèi)。利用介質(zhì)儲(chǔ)存能量，可以在風(fēng)電、光伏發(fā)電出現(xiàn)較大波動(dòng)的時(shí)候?qū)⒉环€(wěn)定的風(fēng)電、光伏電