本发明属于能源综合利用，尤其涉及一种光伏绿氢制储协同火电厂调峰的综合能源系统及运行方法。
背景技术：
1、为支持“双碳”目标，我国正在加速推进能源行业的转型发展。而电力是能源转型的中心环节，也是碳减排的关键领域。传统火电技术成熟、可靠性高，目前在我国能源结构中依然占据主导地位，是电力发展的主力军。但火电的应用受到诸多限制：首先，火电存在一个突出问题是受热电联产机组的比重较大等因素影响，其调峰能力差，在实际运行中难以充分满足电力系统的调峰需求；其次，火电能量转化效率低，燃烧过程中会产生大量废热，这些废热无法得到有效利用，从而造成能源浪费；然后，火电以燃煤为主，而煤炭属于不可再生资源，不仅过度使用会导致资源枯竭，其燃烧产物还会对环境造成污染和危害。
2、国家正大力支持发展火电与新能源结合，实现大规模并网，消纳可再生资源。如何提升火电机组的灵活性和能量利用率，增强系统调峰和可再生能源消纳能力是当前亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种光伏绿氢制储协同火电厂调峰的综合能源系统及运行方法，其可以提升火电机组的灵活性和能量利用率，增强系统调峰和可再生能源的消纳能力。
2、本发明是这样实现的，一种光伏绿氢制储协同火电厂调峰的综合能源系统，包括火力发电系统、光伏阵列、电解槽、燃料电池、压缩机、储能系统、电网、加氢机以及用热系统；其中，火力发电系统包括燃煤锅炉、汽轮机以及发电机；储能系统包括储能电池、储氢瓶以及储热罐；用热系统包括一次网、换热站、二次网以及热用户；
3、所述光伏阵列的电能输出端分为两路，分别连接所述储能电池和所述电解槽的电能输入端；
4、所述储能电池的电能输入端分为两路，分别连接所述光伏阵列的电能输出端和所述发电机的电能输出端；所述储能电池的电能输出端分为两路，分别连接所述电网的电能输入端和所述电解槽的电能输入端；
5、所述电解槽的电能输入端分为三路，分别连接所述光伏阵列、所述储能电池和所述发电机的电能输出端；所述电解槽的氢气输出端连接所述压缩机的氢气输入端，所述压缩机的氢气输出端连接所述储氢瓶的氢气输入端，以将制得的氢气储存在所述储氢瓶中；所述电解槽的氧气输出端连接燃煤锅炉的氧气输入端；
6、所述电网的电能输入端分为三路，分别连接所述储能电池、所述燃料电池和所述发电机的电能输出端；
7、所述燃煤锅炉的热能输出端连接所述汽轮机的热能输入端，所述汽轮机输出的机械能为所述发电机发电提供动力；所述发电机的输出端分为三路电能输出端以及一路热能输出端，所述发电机的三路电能输出端分别连接所述电网、所述电解槽和所述储能电池的电能输入端，所述发电机的一路热能输出端连接所述储热罐的热能输入端；
8、所述储氢瓶的氢气输出端分为三路，分别连接所述燃料电池、所述发电机和所述加氢机的氢气输入端；
9、所述储热罐的热能输入端分为五路，分别连接所述燃煤锅炉、所述汽轮机、所述电解槽、所述燃料电池和所述发电机的热能输出端；所述储热罐的热能输出端连接所述一次网的热能输入端，所述一次网的热能输出端连接所述换热站的热能输入端，所述换热站的热能输出端连接所述二次网的热能输入端，所述二次网的热能输出端连接所述热用户的热能输入端。
10、为实现上述发明目的，本发明还提供了上述综合能源系统的运行方法，该运行方法包括火电厂调峰流程：
11、光伏阵列在日照时间内发电，将产生的电能一路输送给储能电池充电，另一路输送给电解槽以电解水制得氢气和氧气，并将制得的氢气储存在储氢罐中，制得的氧气输送到燃煤锅炉中，为其营造富氧燃烧氛围，起助燃作用；
12、在电网负荷增大时，此时火电厂发电量不能满足负荷需求，储氢罐为燃料电池提供氢气进行发电，若火电厂和燃料电池的发电量仍不能满足电网负荷需求，则储能电池作为辅助电源与燃料电池联合发电补偿电网；
13、在电网负荷减小时，此时火电厂发电量超出负荷需求，剩余电能优先输送给储能电池充电，若储能电池已充满，则输送至电解槽，供其制氢，以将电能转化为氢能储存，以满足用氢需求。
14、进一步地，该运行方法还包括氢气处理流程：
15、将储氢罐中的氢气分为三种用途，首先是用于燃料电池发电；其次是用于加氢站，为燃料电池车提供燃料，向火电厂运煤；最后是为发电机提供冷却介质，氢气从储氢瓶经连接管路注入发电机内部，依靠转子两端的风扇在发电机腔室内流动，对定子绕组、转子绕组和铁芯进行冷却，随后经定子机座四角设置的氢气冷却器冷却后再次循环；若出现发电机漏氢气，或者其他因素造成氢气压力低等情况时，则可从连接管路补气；若氢气纯度不合格，则将氢气从发电机排出至大气，再重新注入高纯度氢气；其中，储氢瓶中氢气含量必须高于发电机补气所需的固定氢气量。
16、进一步地，该运行方法还包括热能处理流程：
17、利用热媒并通过换热器将燃煤锅炉的高温烟气余热、汽轮机的高温乏汽余热以及发电机、电解槽和燃料电池工作过程中产生的热量回收，并储存至储热罐中；储热罐中储存在热媒中的热能可依次通过一次网、热交换站、二次网输送到热用户端，实现冷暖双连供，满足厂区居民的生活、生产需求；
18、供冷流程：将热媒从储热罐中取出送入一次网，然后经过换热站的制冷机转换成冷水传递给二次网，最后通过二次网输送到热用户，热用户再通过供冷设备吸收室内的热量；
19、供暖流程：将热媒从储热罐中取出送入一次网，然后经过换热站的换热器热量传递给二次网，最后通过二次网把热量输送到热用户，热用户再通过供暖设备把热量散发到室内。
20、进一步地，所述电解槽为碱性电解槽，所述电解槽中的化学反应为：2h2o→2h2+o2。
21、进一步地，所述燃料电池为低温质子交换膜燃料电池，所述燃料电池中的化学反应为：o2+2h2→2h2o。
22、本发明与现有技术相比，本发明提供的光伏绿氢制储协同火电厂调峰的综合能源系统及运行方法，具有以下有益效果：
23、该综合能源系统集火力发电、光伏发电、燃料电池发电、电解水制氢、储能、储氢、储热于一体，在电网负荷波动时，燃料电池和储能电池单独或联合辅助火电机组补偿电网，储能电池和电解槽消纳火电机组多余的电能。其中，燃料电池动态响应慢，无法输出瞬间大功率，主要起调峰作用，而储能电池具有高能量密度和较快的响应速度，可以做到瞬态大功率输出，主要起调频作用。首先，由于光伏发电具有不稳定性和间歇性，系统中的光伏阵列未接入电网，所以本系统在没有增加电网波动性的条件下，将能源“边储边用”或者“先储后用”，进而实现“削峰填谷”，确保供电稳定可靠，有效解决了火电机组调峰能力差的问题，提升了火电机组灵活性，增强了系统的可再生能源消纳能力；其次，该系统涉及太阳能、氢能、电能、热能，实现了多种能源的互补和供需协同，有效地提升了系统的综合能源效率，能同时满足用电、用氢和用热需求；然后，利用光伏产生的电能通过电解槽电解水制取氢气，然后储存起来，这一过程中利用可再生能源(太阳能)生产绿氢是零碳排放，实现了清洁能源的利用。
1.一种光伏绿氢制储协同火电厂调峰的综合能源系统，其特征在于，包括火力发电系统、光伏阵列、电解槽、燃料电池、压缩机、储能系统、电网、加氢机以及用热系统；其中，火力发电系统包括燃煤锅炉、汽轮机以及发电机；储能系统包括储能电池、储氢瓶以及储热罐；用热系统包括一次网、换热站、二次网以及热用户；
2.一种如权利要求1所述的综合能源系统的运行方法，其特征在于，包括火电厂调峰流程：
3.权利要求2所述的综合能源系统的运行方法，其特征在于，还包括热能处理流程：
4.权利要求2所述的综合能源系统的运行方法，其特征在于，还包括氢气处理流程：
5.根据权利要求2所述的综合能源系统的运行方法，其特征在于，所述电解槽为碱性电解槽，所述电解槽中的化学反应为：2h2o→2h2+o2。
6.根据权利要求2所述的综合能源系统的运行方法，其特征在于，所述燃料电池为低温质子交换膜燃料电池，所述燃料电池中的化学反应为：o2+2h2→2h2o。
