[發(fā)明專利]具備熱平衡保持能力的氫儲能系統(tǒng)及優(yōu)化方法

有效

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• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113629881B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 司楊;梅生偉;陳來軍;高夢宇;麻林瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 青海大學(xué)
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H01M8/04082;H01M8/0656;H01M8/22;H02J3/28;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 周志斌

本發(fā)明提供一種具備熱平衡保持能力的氫儲能系統(tǒng)及優(yōu)化方法，所述系統(tǒng)包括：能量管理單元、電解槽、燃料電池和熱能循環(huán)回路；所述能量管理單元的輸出端與所述電解槽連接；所述電解槽與所述燃料電池連接；所述燃料電池與所述能量管理單元的輸入端連接；所述熱能循環(huán)回路分別與所述電解槽和所述燃料電池連接；其中，所述電解槽將所述能量管理單元輸送的電能轉(zhuǎn)化為氫能；所述燃料電池將氫能轉(zhuǎn)化為電能，并通過所述能量管理單元實(shí)現(xiàn)向電負(fù)荷供電；所述熱能循環(huán)回路用于實(shí)現(xiàn)熱能在所述電解槽和所述燃料電池之間的循環(huán)傳遞。本發(fā)明通過配置電解槽和燃料電池吸收和發(fā)出功率，為新能源場提供正、負(fù)備用，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰服務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具備熱平衡保持能力的氫儲能系統(tǒng)及優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

近年來，以風(fēng)能、光伏為代表的新能源產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展。隨著世界能源生產(chǎn)、消費(fèi)格局的變革，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)已成為未來電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要方向。在一些資源富集地區(qū)，新能源裝機(jī)容量已超過常規(guī)機(jī)組。然而，新能源輸出功率間歇性、波動性特征，已成為高比例新能源電網(wǎng)安全和穩(wěn)定的運(yùn)行所面臨的主要挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種具備熱平衡保持能力的氫儲能系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中新能源輸出功率具有間歇性、波動性的特征，影響高比例新能源電網(wǎng)安全和穩(wěn)定運(yùn)行的缺陷，通過利用氫儲能作為完全清潔的儲能方式，既具備電化學(xué)儲能響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，又具備物理儲能大規(guī)模、跨季節(jié)的優(yōu)勢，配置電解槽和燃料電池吸收和發(fā)出功率，為新能源場提供正、負(fù)備用，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰服務(wù)。

本發(fā)明還提供一種具備熱平衡保持能力的氫儲能系統(tǒng)的優(yōu)化方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中新能源輸出功率具有間歇性、波動性的特征，影響高比例新能源電網(wǎng)安全和穩(wěn)定運(yùn)行的缺陷，通過氫儲能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，保證系統(tǒng)響應(yīng)速度以及實(shí)際運(yùn)行中的可用容量的同時，采用最小的投資成本，使得經(jīng)濟(jì)效益最大化。

根據(jù)本發(fā)明第一方面提供的一種具備熱平衡保持能力的氫儲能系統(tǒng)，包括：能量管理單元、電解槽、燃料電池和熱能循環(huán)回路；

所述能量管理單元的輸出端與所述電解槽連接；

所述電解槽與所述燃料電池連接；

所述燃料電池與所述能量管理單元的輸入端連接；

所述熱能循環(huán)回路分別與所述電解槽和所述燃料電池連接；

其中，所述電解槽將所述能量管理單元輸送的電能轉(zhuǎn)化為氫能；

所述燃料電池將氫能轉(zhuǎn)化為電能，并通過所述能量管理單元實(shí)現(xiàn)向電負(fù)荷供電；

所述熱能循環(huán)回路用于實(shí)現(xiàn)熱能在所述電解槽和所述燃料電池之間的循環(huán)傳遞。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，還包括：儲氫罐和儲氧罐；

所述儲氫罐的輸入端與所述電解槽連接，所述儲氫罐的輸出端與所述燃料電池連接；

所述儲氧罐的輸入端與所述電解槽連接，所述儲氧罐的輸出端與所述燃料電池連接。

具體來說，本實(shí)施例提供了一種儲氫罐和儲氧罐的實(shí)施方式，通過設(shè)置儲氫罐和儲氧罐，實(shí)現(xiàn)了通過電解槽將水進(jìn)行分解，并將電能轉(zhuǎn)化成氫能進(jìn)行存儲，并且被收集的氧氣還可以與氫能在燃料電池處進(jìn)行反應(yīng)，變成水的同時釋放能量。

在可能的實(shí)施方式中，儲氧罐與燃料電池的連接管路上還設(shè)置有與空氣連接的閥門和管路，便于當(dāng)氧氣不足時，通過外部空氣實(shí)現(xiàn)氧氣的供給。

在可能的實(shí)施方式中，電解槽為堿池電解槽。

在可能的實(shí)施方式中，燃料電池為質(zhì)子膜燃料電池。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，還包括：供水通路，所述供水通路分別與所述電解槽的輸入端和所述燃料電池的輸出端連接，用于將所述燃料電池形成的水輸送至所述電解槽。