[发明专利]一种电化学电池-电解水制氢-储氢-氢燃料电池耦合储能系统及控制方法

权利要求书

1.一种电化学电池-电解水制氢-储氢-氢燃料电池耦合储能系统，其特征在于：所述电化学电池-电解水制氢-储氢-氢燃料电池耦合储能系统包括电化学电池系统、电解水制氢装置、氢气储存装置、氢燃料电池发电装置、AC/DC装置、DC/DC装置、DC/AC装置、断路器、变压器、能量管理系统；

所述电化学电池系统通过AC/DC装置、变压器与场区AC母线双向连接，输出端通过DC/DC装置与电解水制氢输入端连接；

所述电解水制氢装置输入端同时通过AC/DC装置、变压器与外部输入AC母线连接；

所述氢气储存装置通过管道与电解水制氢装置和氢燃料电池发电装置连接；

所述氢燃料电池发电装置能够利用氢气储存装置输入氢气和环境输入空气产生直流电，并通过DC/AC装置、变压器与场区AC母线连接。

2.根据权利要求1所述的电化学电池-电解水制氢-储氢-氢燃料电池耦合储能系统，其特征在于：所述电化学电池系统可接受能量管理系统调度选择性输出功率到场区AC母线或通过DC/DC装置输出功率到电解水制氢装置。

3.根据权利要求1所述的电化学电池-电解水制氢-储氢-氢燃料电池耦合储能系统，其特征在于：所述电解水制氢装置能够独立或同时利用电化学电池系统通过DC/DC装置变换输入功率以及外部AC母线通过变压器和AC/DC装置变化后输入功率工作，并将电能转换为氢气。

4.根据权利要求1所述的电化学电池-电解水制氢-储氢-氢燃料电池耦合储能系统，其特征在于：在并网条件下，所述能量管理系统能够根据接入发电系统功率，并网限制功率和系统运行状态，实时对耦合储能系统运行状态进行调节：

当接入发电系统发电功率大于并网限制功率和电解水额定功率之和时，能量管理系统调度电解水制氢装置将多余的电能转换为氢，同时电化学电池系统处于充电状态；

当接入发电系统发电功率小于或等于并网限制功率和电解水额定功率之和时，若电解水装置已在运行，则调度电化学电池处于放电模式为制氢系统供电，维持制氢功率稳定，若电解水装置未启动，则调度电化学电池处于充电状态；

当接入发电系统发电功率小于电解水额定功率时，能量管理系统可调度电化学电池系统为制氢系统供电，维持电解制氢系统输入功率稳定。

5.根据权利要求1所述的电化学电池-电解水制氢-储氢-氢燃料电池耦合储能系统，其特征在于：在离网条件下，所述能量管理系统能够根据接入发电系统功率，用户需求和系统运行状态，实时对耦合储能系统运行状态进行调节：

当接入发电系统发电功率大于电解水制氢额定功率时，能量管理系统调度电解水制氢装置将电能转换为氢，同时电化学电池系统处于充电状态；若接入发电系统发电功率介入电解水制氢额定功率和可运行功率之间时，则维持电解水制氢运行，电化学电池处于待机状态。

6.当接入发电系统发电功率小于电解水可运行功率时，若电解水装置已在运行，电化学电池处于荷电状态，则调度电化学电池处于放电模式为制氢系统供电，维持制氢功率稳定；若电化学电池处于枯电状态，则调度电化学电池处于充电状态。

7.根据权利要求1所述的电化学电池-电解水制氢-储氢-氢燃料电池耦合储能系统，其特征在于：所述氢燃料电池发电装置输入端与电化学电池系统输出端通过DC/DC装置连接，在氢燃料电池发电系统启动时，辅助设备通过电化学电池系统供电，当启动完成后，辅助设备可通过氢燃料电池发电自供电，从而实现系统在离网条件下启动。