[發明專利]一種兆瓦級電站及其控制方法

在審

• 申請號: 202110012927.7
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112779549A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 滕越;潘東;程登峰;曹志煌;陳慶濤;王締;繆春輝;陳劍;陳國宏;趙騫;方振邦;張潔
• 申請（專利權）人: 國網安徽省電力有限公司電力科學研究院;國網安徽省電力有限公司
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B9/65;C25B9/00;C25B15/02;C25B15/021;H02J3/38
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張琳麗

1.一種兆瓦級電站，其特征在于，包括：

制氫單元，包括：輸入電調理子單元、輸入水調理子單元、電解槽子單元以及氫氣純化子單元；所述輸入電調理子單元，用于對輸入制氫單元的電能進行調理，輸出端與所述電解槽子單元電連接；所述輸入水調理子單元的輸入端為自來水接口，輸出端與所述電解槽子單元相連；所述電解槽子單元，由多槽串并聯的質子交換膜組成，輸出端與所述氫氣純化子單元相連；其中，所述輸入電調理子單元的電能來源為電網的低谷電；

儲氫單元，包括：第一氫氣調理子單元以及氣體存儲子單元；所述第一氫氣調理子單元的輸入端與電解槽相連，輸出端與所述氣體存儲子單元；

發電單元，包括：第二氫氣調理子單元、燃料電池子單元以及輸出電調理子單元；所述第二氫氣調理子單元的輸入端與所述氣體存儲子單元相連，輸出端與所述燃料電池子單元相連；所述燃料電池子單元，由多堆串并聯的燃料電池組組成；所述輸出電調理子單元的輸入端與所述燃料電池子單元電連接，輸出端與電網相連；

水熱單元，包括：熱交換子單元以及儲熱供熱子單元；所述熱交換子單元用于為所述制氫單元降溫；所述儲熱供熱子單元用于存儲及利用所述熱交換子單元獲取的熱量。

2.根據權利要求1所述的兆瓦級電站，其特征在于，所述輸入電調理子單元的電能來源還包括可再生能源。

3.根據權利要求1所述的兆瓦級電站，其特征在于，所述輸入電調理子單元包括AC/DC整流設備以及變壓器；所述AC/DC整流設備用于將電網輸入的交流電變換為直流電，所述變壓器用于對所述直流電降壓。

4.根據權利要求1所述的兆瓦級電站，其特征在于，所述輸入水調理子單元包括：純水裝置和原料水箱，所述純水裝置用于對所述原料水箱中的水進行純化。

5.根據權利要求1所述的兆瓦級電站，其特征在于，所述氫氣純化子單元包括氫氧分離器以及氣體冷卻器，所述氫氧分離器用于將所述電解槽子單元電解出的氫氣與氧氣分離，所述氣體冷卻器用于冷卻氫氣與氧氣。

6.根據權利要求1所述的兆瓦級電站，其特征在于，所述第一氫氣調理子單元包括氣水分離器、脫氧器、干燥器、中壓緩沖罐以及氫氣壓縮機，所述氣水分離器用于將所述氫氣純化子單元輸出的氫氣中的水分分離出去，所述脫氧器用于除去氫氣中的氧氣，所述干燥器用于對所述氫氣進行干燥，所述氫氣壓縮機用于對氫氣進行壓縮，所述中壓緩沖罐以及氫氣壓縮機用于對氫氣進行壓縮。

7.根據權利要求1所述的兆瓦級電站，其特征在于，所述第二氫氣調理子單元包括氫氣減壓閥組、氫氣回流風機以及空氣壓縮機，氫氣依次經氫氣減壓閥組和氫氣回流風機進入所述燃料電池子單元。

8.根據權利要求1所述的兆瓦級電站，其特征在于，所述輸出電調理子單元包括AC/DC轉換器和升壓變，所述AC/DC轉換器用于將所述燃料電池子單元輸出的直流電變換為交流電，所述升壓變用于對所述交流電升壓，所述燃料電池子單元輸出的電能經所述AC/DC轉換器和所述升壓變后并網。

9.根據權利要求1所述的兆瓦級電站，其特征在于，所述熱交換子單元為水冷式散熱系統，所述儲熱供熱子單元包括儲熱水箱和供熱泵，所述熱交換子單元中的部分熱水存儲于所述儲熱水箱中，以供生活用熱水及暖氣設施用熱水。

10.一種兆瓦級電站的控制方法，其特征在于，所述控制方法應用于如權利要求1-9任一項所述兆瓦級電站，所述控制方法包括：

當氣體存儲子單元中的氫氣壓力處于設定范圍時，或氫氣壓縮機啟動按鈕啟動時，控制氫氣壓縮機啟動；當氣體存儲子單元中的氫氣壓力不處于設定范圍時，或氫氣壓縮機關閉按鈕按下時，控制氫氣壓縮機關閉；

當熱交換子單元中循環泵啟動按鈕啟動時，或電解啟動時，控制循環泵開啟；當輸入電調理子單元中的AC/DC整流設備停機且電解槽的溫度小于設定值時，或循環泵停止按鈕按下時，控制循環泵關閉；

當制氫單元中的水箱液位低于第一設定值時，或水箱補水按鈕啟動時，控制原料補水電磁閥開啟；當水箱液位高于第二設定值時，或水箱補水關閉按鈕按下時，控制原料補水電磁閥關閉；

當任一燃料電池循環水出口的溫度大于預設溫度時，控制發電單元停機；

當任一燃料電池的氫氣與空氣壓力差大于預設壓差時，控制發電單元停機；

當任一燃料電池的電池電壓低于預設電壓值時，控制發電單元停機；

當發電單元氫氣總入口壓力大于第一預設壓力值時，控制發電單元停機；

當發電單元氫氣總入口壓力低于第二預設壓力值時，控制發電單元停機；

當發電單元氫氣濃度高于設定濃度值時，控制發電單元停機；

當燃料電池集水罐液位大于設定閾值時，控制發電單元停機；

當發電單元的電流大于設定電流值時，控制發電單元停機；

當逆變器故障時，控制發電單元停機。