本發明公開一種IGCC電站耦合水電解設備系統及運行方法，包括IGCC電站常規設備、水電解設備及其供電線路、氧氣供應管道、氫氣供應管道、氫氣儲罐及氧氣儲罐，所述水電解設備的供電線路連接IGCC電站電能輸出端及電網，所述水電解設備利用IGCC電站所發出的電力或電網輸送的電力電解水制取氫氣及氧氣；所述水電解設備的氧氣供應管道連接煤氣化爐的供氧管道，利用水電解設備產生的氧氣部分替代空分裝置制取的氧氣；利用水電解設備可隨時快速改變供電功率和負荷的特性，滿足電網對IGCC電站的調峰調頻負荷需求；水電解設備產生的氧氣用于煤氣化爐，減少氣化爐用氧的成本，也降低空分系統的運行成本。

技術領域

本發明屬于IGCC發電領域，具體涉及一種IGCC電站耦合水電解設備系統及其運行方法。

背景技術

全球氣候問題越來越引起人們的高度關注，以低能耗、低排放、低污染為特征的“低碳經濟”成為全球政治經濟博弈的熱點。我國電力供應主要以煤電為主，為降低煤煙型污染，大力發展燃煤技術是提高煤炭使用效率、減少污染、經濟可行的研究方向。IGCC發電技術既具有聯合循環的高效率，又解決了燃煤發電帶來的環境污染問題。

IGCC是把煤氣化和燃氣蒸汽聯合循環系統有機集成的一種潔凈煤發電技術。在IGCC系統中，煤碳經過氣化變成中低熱值煤氣，經凈化處理后，通過除掉煤氣所含有的硫化物、氮化物、粉塵等雜質，變成干凈的氣體燃料，送入燃氣輪機中，在燃燒室里進行燃燒，煤氣燃燒后驅動燃氣透平做功發電，利用高溫排氣在余熱鍋爐中產生的蒸汽驅動汽輪機做功發電。

IGCC發電機組在變負荷運行工況下，系統將會受到氣化裝置、空分裝置等設備安全穩定運行能力的限制，特別是現有的空分裝置的變負荷能力非常有限，造成IGCC發電機組無法響應電網的調峰調頻輔助服務的要求，調峰的深度和響應速率滿足不了電網要求，調頻的響應速率和調頻深度都十分有限，因此，急需找到一個能夠增加IGCC發電廠及機組變負荷適應性的技術。

現有技術文獻

專利文獻1：CN106285944B一種利用空分系統儲能的IGCC電站調峰裝置及方法

該方法雖然利用空分系統儲能部分實現了IGCC電站調峰能力的增強，但由于空分系統構成復雜，而且儲能是以液氧形式實現，無法利用空分系統和液氧儲能實現分鐘級別甚至秒級別的功率變化和負荷響應，因此，無法實現IGCC電站響應電網調頻的要求。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種IGCC電站耦合水電解設備系統及其運行方法，利用水電解設備可隨時快速改變供電功率和負荷的特性，實現IGCC電站響應電網調頻的要求。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是，一種IGCC電站耦合水電解設備系統，包括IGCC電站常規設備：煤炭預處理裝置、煤氣化爐、空分裝置、燃氣輪機、余熱鍋爐、燃機發電機、汽輪機發電機及送變電模塊，還包括水電解設備及其供電線路、氧氣供應管道、氫氣供應管道、氫氣儲罐及氧氣儲罐，所述水電解設備的供電線路連接IGCC電站電能輸出端及電網，所述水電解設備利用IGCC電站所發出的電力或電網輸送的電力電解水制取氫氣及氧氣；所述水電解設備的氧氣供應管道連接煤氣化爐的供氧管道，利用水電解設備產生的氧氣部分替代空分裝置制取的氧氣，或送入氧氣儲罐進行儲存。

IGCC電站耦合水電解設備系統還包括調峰調頻控制模塊，所述調峰調頻控制模塊連接IGCC電站電能輸出的控制端，所述調峰調頻控制模塊控制發電機輸送給水電解設備的電負荷功率的增加或減少，響應電網對IGCC電站的調峰調頻負荷需求。

所述水電解設備的供電線路通過送變電及供電模塊連接IGCC電站電能輸出端、電網、廠用電供電及升壓變壓器供電，即水電解設備的電力來源有發電機出口母線供電、廠用電供電和主升壓變壓器供電及電網下電供電中的任意一種或組合。

水電解設備的氫氣供應管道連通氫氣儲罐或送入煤氣化爐。