[发明专利]一种风光可再生能源耦合氢储综合能源系统

说明书

本发明公开了一种风光可再生能源耦合氢储综合能源系统，涉及电氢耦合综合能源系统技术领域。本发明系统包括供电模块、能量转换模块、储能模块、母线、负载设备；所述供电模块、所述能量转换模块、所述储能模块以及所述负载设备在所述母线上并网运行；其中，所述储能模块包括电储能设备和储氢罐，在所述电储能设备中，采用锂电池和超级电容器的复合储能方式，所述储氢罐与加氢站相连。本发明通过多能互补的方式实现氢能和可再生能源耦合，实现电‑制氢‑储氢‑用氢绿色循环用能及冷热电联产，进一步减少了碳排放并提高能源利用率。

技术领域

本发明涉及电氢耦合综合能源系统技术领域，更具体的说是涉及一种风光可再生能源耦合氢储综合能源系统。

背景技术

在现有技术中，综合能源系统如图1所示，电负荷由风机、光伏、燃料电池及燃气轮机供应。富余的电能通过电解槽电解为氢气储存在储氢罐中，供给氢负荷。当氢气出现富余时启动甲烷化装置，将富余的氢气转换为甲烷进行存储，再利用燃气轮机实现冷热电联产。燃气轮机组与电转气技术实现了电-氢-气的能流互通，提高了能源利用率，实现能量梯级利用。然而该系统仍存在如下问题：

(1)供电电能质量差。风光资源波动性、间歇性强，尤其对于没有电网支撑的孤岛系统来说，缺少电化学储能设备会导致供电可靠性降低，电能质量较差(2)碳排放污染。电氢耦合综合能源系统一般采用传统的燃气轮机和锅炉等装置，其做功过程有大量二氧化碳排放，有大量污染物排放；(3)能量利用效率低。燃料电池投资成本高且转化效率低导致氢-电转换效率较低。电转气技术能量转换过程复杂，导致能量利用效率低。

鉴于上述提出的种种问题，如何在减少碳排放的同时提高能源利用率是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种风光可再生能源耦合氢储综合能源系统，以解决背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种风光可再生能源耦合氢储综合能源系统，包括供电模块、能量转换模块、储能模块、母线、负载设备；所述供电模块、所述能量转换模块、所述储能模块以及所述负载设备在所述母线上并网运行；

其中，所述储能模块包括电储能设备和储氢罐，在所述电储能设备中，采用锂电池和超级电容器的复合储能方式，所述储氢罐与加氢站相连。

通过采用上述技术方案，具有以下有益的技术效果：基于分布式供能系统运行工况的多变性，提高孤岛运行下电负荷供电可靠性，采用锂电池和超级电容器的复合储能方式，加强源荷调节能力，增强了系统在各种条件下运行的稳定性和对不同运行模式的适应性，从而改善全工况性能特性。

可选的，所述供电模块包括新能源供电单元和燃气轮机。

可选的，所述能量转换模块包括电-气转换单元和氢-热电转换单元；在所述电-气转换单元中，包括电制氢气与氢气甲烷化过程，在所述氢-热电转换单元中，氢气输入燃料电池，所述燃料电池与所述燃气轮机相连，为所述燃气轮机供能。

可选的，所述新能源供电单元包括风力发电子单元和光伏发电子单元，所述风力发电子单元通过第一电能转换装置与交流母线相连，所述光伏发电子单元通过第二电能转换装置与交流母线相连。

可选的，所述燃料电池为高温固体氧化物型燃料电池。

可选的，所述第一电能转换装置包括AC/DC变换器和DC/AC变换器，其中，所述AC/DC变换器的交流侧与所述风力发电子单元的电能输出侧连接，所述AC/DC变换器的直流侧与所述DC/AC变换器的输入侧连接；所述DC/AC 变换器输出侧与所述母线相连。

可选的，采用甲烷裂解制氢技术增加系统氢汇。

通过采用上述技术方案，具有以下有益的技术效果：应用甲烷裂解制氢技术，不仅可以生成碳纳米材料而且无碳氧化物产生，氢气纯度高，过程无污染。