[实用新型]一种海上风电能源基地制氢储能系统

说明书

本实用新型公开了一种海上风电能源基地制氢储能系统，包括海上风场、汇集站、低压AC‑DC变换系统、电网、电池储能系统、制氢系统、储氧系统、储氢系统及燃料电池系统；海上风场的输出端与汇集站的输入端相连接，汇集站的输出端与低压AC‑DC变换系统的输入端及电网相连接，低压AC‑DC变换系统的输出端与电池储能系统的充电接口及制氢系统的电源接口相连接，制氢系统的氧气出口与储氧系统相连通，制氢系统的氢气出口与储氢系统相连通，储氢系统的出口与燃料电池系统的氢气入口相连通，燃料电池系统的输出端及电池储能系统的输出端与电网相连接，该系统能够有效的解决海上风电能源基地弃风问题。

技术领域

本实用新型属于海上风电制氢储能技术领域，涉及一种海上风电能源基地制氢储能系统。

背景技术

随着世界各国对气候变化、生态环境和能源安全等问题的日益重视，重点发展可再生能源成了各国能源发展的一致方向。根据国际可再生能源署预测，到2050年，可再生能源发电量占全球发电量的比重将从现在的26％上升到85％。截至2019年底，我国风电和太阳能装机占发电装机总容量的20.6％，根据国家发改委能源研究所预测，2050年我国风电和太阳能装机比例将达到69％。

截至2019年底，我国风电装机总量已达到2.1亿千瓦，绝大部分为陆上风电。在相同条件下，海上风电比陆上风电年发电小时数更长，风能较为稳定，地形地貌较陆上风电更为简单。此外，我国适合发展海上风电的厂址一般从渤海湾往南，比较接近全国用电负荷中心，便于就近消纳，减少外送通道成本，适合于规模化开发。近年来我国海上风电发展逐渐加速，相关产业的发展逐渐得到国家和地方能源主管部门的重视和支持。

氢作为一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效、可存储、可再生、应用场景丰富的二次能源，是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想互联媒介，也是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最佳选择。由于氢能可以解决可再生能源的间歇性和波动性问题，并且具有跨季节、跨区域储运的特点，被认为是全球可再生能源大规模发展的最佳载体。

与全国电力负荷分布类似，氢能(尤其是高纯度氢气)的应用地区主要在一线、二线城市，尤其是沿海地带的中心化城市，未来燃料电池汽车等用氢产业的发展，对高纯度氢能需求将进一步加大，这与海上风电的发展情况类似。同时，相比较当前“灰氢”和“蓝氢”，100％可再生能源制氢属于绿色氢能，不对环境产生影响，氢气利用后的产物水对环境无污染，还能加以利用。

因此，利用海上风电制氢，尤其是限电制氢，可以利用氢能长周期存储的优点减少海上风电弃电量，提高海上风场的收益。同时，随着未来海洋氢能利用(如氢动力船舶)的发展，及周边国家(日本、韩国等)对氢能的需求加剧，提前布局海上风电制氢有利于我国开发和利用海上风电这一海上能源，锁定我国在海上风能和氢能行业的主导地位。

目前鲜有学者或单位对此进行相关研究：

中国专利CN110098425A提出了一种海上风电制氢与有机液体储氢储能系统，利用海上风电制氢，再利用燃料电池发电，解决偏远海岛功能和风电波动问题。该专利保护内容与本专利中利用电池储能系统协同制氢-燃料电池氢储能方式不同，且本专利中区分直流送出和交流送出的系统结构，海上氢能输送通道、海上氢能分发平台、海上加氢平台等平台在该专利中未有提及。

中国专利CN110904464A提出了一种基于海上风电的海水电解制氢系统，将海水淡化后电解制氢。该专利保护内容与本专利中利用电池储能系统协同制氢-燃料电池氢储能方式不同，与本专利中通过制氢解决海上风电能源基地限电问题的系统构建不同，与本专利中海上氢能输送通道、海上氢能分发平台、海上加氢平台等氢能利用方式不同。

中国专利CN107769255A提出了一种基于海上风电制氢的变速恒频风力发电系统及控制方法，通过风电制氢不断增加变速恒频发电系统的总功率，使得风机承受的风速能够分阶段不断增加，省去变桨距过程，节省风机的制造成本。该专利保护内容与本专利保护内容不同。