[發明專利]一種基于±600V直流微網的風光互補型制氫電站系統

在審

• 申請號: 202110481337.9
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113036811A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 梁昊天;李杰;寇鳳海;陳通;王杰;吳冠帥
• 申請（專利權）人: 中國電建集團河北省電力勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32;H02J1/10;H02J7/34
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 陳躍心

本發明公開了一種基于±600V直流微網的風光互補型制氫電站系統，包括風力發電模塊、光伏發電模塊、儲能模塊和水電解制氫模塊，風力發電模塊通過風電用整流器連接±600V直流母線連接并作為新能源發電端供電，光伏發電模塊、儲能模塊和水電解制氫模塊分別通過直流變流器與±600V直流母線連接，所述±600V直流母線通過并網模塊連接交流電網實現直流微網制氫系統的并網運行或孤網運行，本發明采用直流匯流母線大幅減少多能互補型制氫系統的電能轉化環節，提高系統的可靠性以及能源綜合利用效率，并提出適應并網、孤網多種運行模式的直流微網制氫系統拓撲結構，滿足各種工況下高效率不間斷制氫需要，實現氫能的高效、低成本生產。

技術領域

本發明涉及新能源制氫領域，尤其是一種基于±600V直流微網的風光互補型制氫電站系統。

背景技術

隨著中國“碳達峰、碳中和”目標的提出，未來風電、光伏等新能源將大發展，由于風電光伏資源豐富地區多為中西部偏遠地區，新能源電能的儲存及輸送必將成為制約新能源發展的重要因素之一，利用新能源發電進行就地水電解制氫可有效緩解電力輸送通道建設緩慢導致的棄風棄光問題。

目前同類型的多能互補制氫電站多以交流電網作為電能傳輸中樞。制氫系統最成熟的技術為直流水電解制氫，如采用交流供電系統需采用變壓器降壓及整流變換，同時，光伏及儲能系統均為直流發電系統，對于風電、光伏互補型制氫系統，從發電設備至進行水電解制氫，電能需進行多次轉換，使系統復雜性呈幾何性增加，大大降低能源轉換效率并增大電站建設成本。氫能制取成本較高也是目前制約制氫行業發展的重要原因之一。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種基于±600V直流微網的風光互補型制氫電站系統，采用直流匯流母線大幅減少多能互補型制氫系統的電能轉化環節，提高系統的可靠性以及能源綜合利用效率，并且本發明提出適應并網、孤網多種運行模式的直流微網制氫系統拓撲結構，滿足各種工況下高效率不間斷制氫需要，實現氫能的高效、低成本生產。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種基于±600V直流微網的風光互補型制氫電站系統，包括風力發電模塊、光伏發電模塊、儲能模塊和水電解制氫模塊，所述風力發電模塊通過風電用整流器連接±600V直流母線連接并作為新能源發電端供電，所述光伏發電模塊、儲能模塊和水電解制氫模塊分別通過直流變流器與±600V直流母線連接，所述±600V直流母線在電網正常情況下通過并網模塊連接交流電網實現直流微網制氫系統的并網運行，所述儲能模塊在電網故障時支撐±600V直流母線電壓實現孤網運行。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述風力發電模塊包括風力發電機組、變頻裝置和風機監控保護裝置。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述光伏發電模塊包括光伏電池組件、直流匯流裝置及光伏就地監控裝置，所述光伏發電模塊通過具有MPPT功能的光伏直流變流器接入直流母線并作為新能源發電端供電。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述儲能模塊包括電池儲能單元、能量管理系統和測量保護單元，所述電池儲能單元采用磷酸鐵鋰電池作為儲能介質。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述水電解制氫模塊包括水電解制氫裝置、氫氣純化裝置、監控及安全保護自動化裝置，所述±600V直流母線采用制氫用直流變換器向水電解制氫模塊供電。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述并網模塊(9)包括雙向并網變流器、變壓器及保護監控系統。

本發明技術方案的進一步改進在于：所述±600V直流母線在電網正常情況下通過并網模塊連接交流電網實現直流微網制氫系統的并網運行，具體如下：