[發明專利]一種可實現大規模波動能源消納的電解制氫系統及運行方法

在審

• 申請號: 202110915826.0
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113659632A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 張暢;王金意;任志博;王鵬杰;余智勇;徐顯明;張歡
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;四川華能氫能科技有限公司;華能集團技術創新中心有限公司;四川華能太平驛水電有限責任公司;四川華能寶興河水電有限責任公司;四川華能嘉陵江水電有限責任公司;四川華能東西關水電股份有限公司;四川華能康定水電有限責任公司;四川華能涪江水電有限責任公司;華能明臺電力有限責任公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/32;H02J3/14;C25B1/02;C25B9/65
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種可實現大規模波動能源消納的電解制氫系統，其特征在于，包括控制系統、波動性電源、穩定制氫設備、波動制氫設備和儲能設備；波動性電源分別與穩定制氫設備、波動制氫設備和儲能設備連接；

控制系統與波動性電源、定制氫設備、波動制氫設備、儲能設備及電網調度系統分別連接；

控制系統用于根據波動性電源的實時出力和電網調度情況，計算出需要消納的波動性電源負荷；穩定制氫設備用于吸收需消納的基本負荷，波動制氫設備用于吸收需消納的波動負荷，儲能設備用于吸收波動性電源負荷超出穩定制氫設備和波動制氫設備最大吸收能力時的多余負荷。

2.根據權利要求1所述的一種可實現大規模波動能源消納的電解制氫系統，其特征在于，波動性電源采用風電、光伏、生物質發電或、火電、核電或水電；

穩定制氫設備和波動制氫設備采用堿性電解制氫設備、固體聚合物電解制氫設備或固體氧化物電解制氫設備；

儲能設備采用電池或超級電容器。

3.權利要求1或2所述的一種可實現大規模波動能源消納的電解制氫系統運行方法，其特征在于，包括以下過程：

在初始時刻，控制系統接收波動性電源的出力信號和電網調度信號，計算出需消納的波動性電源負荷、基本負荷和波動負荷；

控制系統根據需消納的基本負荷和單臺穩定制氫設備的額定功率計算出需啟動的穩定制氫設備臺數：同時，控制系統根據波動負荷和單臺波動制氫設備的額定功率計算出需啟動的波動制氫設備臺數；

在運行過程中，控制系統按照停機時間控制邏輯對穩定制氫設備和波動制氫設備的編號進行更新；

在運行過程中，控制系統還用于監控一定時間內的制氫啟停機次數。

4.權利要求3所述的運行方法，其特征在于，當處于離網狀態時，需要消納的波動性電源負荷為波動性電源的直接出力，計算公式為P_XN＝P_F；

當處于并網狀態時，需要消納的波動性電源負荷為波動性電源出力減去電網實時調度需求的差值，具體為：P_XN＝P_F-P_W；

其中，P_XN為需消納的波動性電源負荷；P_F為波動性電源的實時出力；P_W為電網對波動性電源的出力負荷需求；

需消納的基本負荷P_j計算方法為：

P_j＝Max{[P_XN/hp_wd]*hp_wd，hP₁}

其中，p_wd為單臺穩定制氫設備的額定功率；[]表示取較小的整數值；P₁為穩定制氫設備的總額定功率，h為穩定制氫設備工作的負載系數；

需消納的波動負荷P_b計算方法為：

P_b＝Max{P_XN-P_j，kP₂}

其中，P₂為波動制氫設備的總額定功率，k為波動制氫設備工作的負載系數。

5.權利要求3所述的運行方法，其特征在于，需啟動的穩定制氫設備臺數N₁₁的計算公式為：

N₁₁＝P_j/up_wd；

P_j為需消納的基本負荷，u為穩定制氫設備工作的負載系數，p_wd為單臺穩定制氫設備的額定功率；

按照編號為1，2，…，N₁₁的順序啟用穩定制氫設備，每臺穩定制氫設備工作功率負荷為up_wd。