[發明專利]一種火電廠氫能儲能調峰調頻系統

在審

• 申請號: 201710839808.2
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107528334A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 崔華;楊豫森;徐波;譚智;陳輝;展望;陳超;朱明志
• 申請（專利權）人: 赫普科技發展（北京）有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 北京市中聯創和知識產權代理有限公司11364
• 代理人: 劉亞竹,夏宇和

技術領域

本發明涉及火電廠調峰調頻系統，具體的涉及一種利用電解制氫、氫燃料發電裝置進行火電廠調峰調頻的系統。

背景技術

近年來，在中國三北地區電力市場容量富裕，燃機、抽水蓄能等可調峰電源稀缺，電網調峰及電網調頻的需求量越來越大，調峰調頻困難已經成為電網運行中最為突出的問題。

目前，火電廠響應電網調峰、調頻需求主要依靠機組本身的一次調頻、二次調頻響應措施，或者通過鍋爐增加或減少燃燒負荷和汽機旁路等措施進行電網調峰。隨著近一年的能源局主推的火電靈活性調峰技術的大面積推廣，全國很多示范電廠出現了各種各樣的深度調峰方案，赫普公司的高壓固體蓄熱電鍋爐進行火電靈活性調峰也取得了很好的使用效果。目前，機組主要通過鍋爐、汽輪機的協調控制，依靠增、減燃料量，開大或開小汽輪機調門來相應電網的需求，由于鍋爐存在遲延，機組負荷始終存在局限性，汽輪機為確保調節裕量，調門也無法保持全開狀態，限制了調節的深度。所以無論是固體蓄熱電鍋爐調峰，還是汽機旁路聯合大型蓄熱水罐調峰，都無法在非供熱季使用，而且這些技術措施由于響應時間緩慢，都無法提供電網的調頻輔助服務。

氫能作為一種清潔燃料，是目前比較理想的一種燃料，而且中國氫氣年產量已逾千萬噸規模，位居世界第一。在氫能的應用端，除了大規模的工業應用，如合成氨、煉油、普法玻璃、多晶硅、藍寶石等應用外，燃料電池汽車是未來最被看好的大規模氫能民用產業。利用氫能的燃料電池汽車是唯一能夠全面達到汽車性能指標的環保車型，最大社會意義是代替石油和常規鋰電池汽車的電池處理和污染問題，氫燃料電池汽車的優點確實很多，但截至目前還沒有大規模量產化的氫燃料電池汽車的出現(豐田的Mriai未來汽車只能算是小規模的量產)。將氫能作為一種燃料應用于發電站應用于調峰調頻也很少見。

本發明利用電解制氫裝置和氫燃料發電裝置，實現了氫氣的生產、存儲和發電系統，從而變相實現了電能的儲存，并實時快速一年四季地為火電廠和電網提供調峰和調頻輔助服務，而且其熱能副產物可以作為供熱系統的熱源，使整個系統效率更高。

發明內容

本發明提供了一種火電廠氫能儲能調峰調頻系統，在火電廠利用電解制氫裝置、氫能存儲裝置以及氫燃料發電裝置，可以進行快速調節相應火電廠調峰調頻，創造性地將電解制氫、儲氫，通過氫燃料發電與火電廠的調峰調頻進行聯動，通過控制電解制氫以及控制氫燃料發電裝置的發電功率和升降功率，對電網的用電量以及負荷的變化做出快速相應，從而使得火電廠利用氫能進行調峰調頻成為可能。

為實現上述目的，本發明通過以下方式實現：

一種火電廠氫能儲能調峰調頻系統，所述的系統包括：供電控制模塊，其輸入端連接火電廠輸出口，輸出端連接電解制氫裝置，用于將火電廠輸出的電能用于電解制氫槽制備氫氣；

電解制氫裝置，包括電解制氫槽和向電解制氫槽直流供電的逆變器；

氫能存儲裝置，用于將氫氣以氫能的形式儲存；氫燃料發電裝置，將氫能存儲裝置中氫氣轉化為電力；

電網調峰調頻控制模塊，包括電網電力調度中心和電廠集中控制系統，根據電網峰谷差的變化或外界負荷變化，所述的電網調峰調頻控制模塊控制電解制氫裝置和氫燃料發電裝置啟停或功率負荷調整，實現火電廠的調峰調頻。

進一步，所述供電控制模塊包括：第一變壓器，用于將輸入的電壓變壓后經過第一開關輸送給電解制氫裝置；或第一開關不經過第一變壓直接給電解制氫裝置供電。

進一步，電廠輸出電壓通過升壓變壓器升壓到220kV～500kV后輸出到電網，所述供電控制模塊包括：第二變壓器，用于將輸入的電壓變壓后經過第二開關輸送給電解制氫裝置。

進一步，所述供電控制模塊包括：第三變壓器，用于將輸入的電壓變壓后經過第三開關輸送給電解制氫裝置；或第三開關，廠電壓不經過變壓器變壓直接給電解制氫裝置供電。

優選的，所述的電解制氫槽是堿性水溶液電解制氫槽、質子膜電解槽、固體聚合物電解槽或高溫固體氧化物電解槽中的至少一種；

根據本發明的一些實施例，所述的氫能存儲裝置為氫氣存儲裝置，用于將氫氣以高壓氣態存儲或低溫液態形式存儲。

根據本發明的一些實施例，所述的氫能存儲裝置為氫油存儲裝置，用于將氫氣與有機溶劑混合形成氫油在常溫常壓下以液態形式存儲。

進一步，所述的氫油存儲裝置包括氫油合成裝置，通過將氫氣與有機溶劑混合形成氫油。

進一步，所述的氫油存儲裝置還包括氫油存放裝置，用于常溫常壓下存放氫油。

進一步，所述的氫油存儲裝置還包括氫油分解裝置，用于將氫油分解產生氫氣。