[实用新型]一种实时平抑风电波动的电-氢-电转换系统

说明书

本实用新型提供的一种实时平抑风电波动的电‑氢‑电转换系统，包括变电系统、电解制氢系统、储氢系统、燃料电池系统和控制模块，变电系统的输入端连接风电厂风机馈线输出端；变电系统的输出端连接电解制氢系统的电源输入口，用于向电解制氢系统供电；电解制氢系统的氢气出口连接储氢系统的氢气入口；储氢系统的氢气出口连接燃料电池系统的氢气入口；所述燃料电池系统的电源输入口连接外接设备；所述燃料电池系统的电源输出端连接电网系统；所述控制模块连接风电场的中控设备，用于实时采集风电场可发电量和应发电量，并根据接收到的风电场可发电量和应发电量，分别控制电解制氢系统和燃料电池系统的运行状态；本实用新型能够实现风电场出力与电网的实时匹配，提高风力利用效率，保障发电安全，并且多余的氢气能够作为清洁能源和原材料进入下游应用。

技术领域

本实用新型属于能源领域，具体涉及一种实时平抑风电波动的电-氢-电转换系统。

背景技术

随着我国可再生能源发电占比的逐渐提高，风电等可再生能源的波动性对电网造成的压力日益严重。由于风资源的不确定性，风电场的出力与电网的调度电量很难完全匹配，当风电场发电能力大于调度电量时，造成风电限电；当发电能力小于调度电量时，会造成上网电量不足，影响区域用电安全。为减少风电场的限电和保障用电安全，在风电场匹配储能设施以平抑风电波动是十分必要的。

在目前的电化学储能方式中，氢储能是唯一能够实现大规模长周期储存的一种，因此是一种良好的调峰储能选择，并且氢气能够进一步供给燃料电池发电，实现电-氢-电的完整闭环，完成对风电的削峰填谷。

为实现灵活的风电场储能调峰，最大限度提高风能利用率，需对电解制氢系统相对于风电场的容量匹配规模和操作模式进行详细设计，并对电解制氢设备的规模和耐功率波动灵活性有较高的要求。目前能够实现商业化的电解制氢设备有碱性电解槽和质子交换膜电解槽两种，质子交换膜电解槽具有较高的变功率响应灵活性，但设备规模普遍较小(产氢量一般不高于100Nm³/h)，不适合用于大型风电场的储能场景。碱性电解槽的设备规模较大，国内目前可以做到1000Nm³/h产氢量，但设备的变功率响应灵活性较低，目前的应用大多局限于在额定功率下稳定工作，在功率灵活调变的储能场景中的应用尚未见有关报道。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种实时平抑风电波动的电-氢-电转换系统，解决了现有的电解制氢设备存在规模较小或耐功率波动灵活性差的缺陷。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供的一种实时平抑风电波动的电-氢-电转换系统，包括变电系统、电解制氢系统、储氢系统、燃料电池系统和控制模块，其中，变电系统的输入端连接风电厂风机馈线输出端；变电系统的输出端连接电解制氢系统的电源输入口，用于向电解制氢系统供电；电解制氢系统的氢气出口连接储氢系统的氢气入口；储氢系统的氢气出口连接燃料电池系统的氢气入口；

所述燃料电池系统的电源输入口连接外接设备；所述燃料电池系统的电源输出端连接电网系统；

所述控制模块连接风电场的中控设备，用于实时采集风电场可发电量和应发电量，并将接收到的风电场可发电量和应发电量与预设阈值对比，根据对比结果分别控制电解制氢系统和燃料电池系统的运行状态。

优选地，所述变电系统包括变压器，其中，变电系统的输入端连接变压器的高压输入端，变压器的低压输出端连接变电系统的输出端；所述变电系统的输出端通过电缆连接电解制氢系统的电源输入端。

优选地，所述电解制氢系统包括整流变压器和碱性电解制氢设备，其中，所述整流变压器的输入端连接变电系统的输出端；整流变压器的输出端连接碱性电解制氢设备的电源输入端；所述碱性电解制氢设备的氢气出口连接储氢系统。

优选地，所述碱性电解制氢设备设置有多个，对个碱性电解制氢设备并列布置。