CN106877396A - 一种大规模风电储存系统及方法 - Google Patents

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曾宪文
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Abstract

本发明提供了一种大规模风电储存系统，包括制氢及储氢系统、燃料电池发电系统、风电场能量管理系统，风电场能量管理系统连接风电场、电网、制氢及储氢系统、燃料电池发电系统，风电场连接电网、制氢及储氢系统和燃料电池发电系统，制氢及储氢系统连接燃料电池发电系统。本发明还提供了大规模风电储存方法，风电场能量管理系统作为整个风电场的控制系统，负责风电场的运行管理及能量控制；风电场风力发电供给电网；在风电丰富时，将多余的电能供给制氢及储氢系统，用于电解水制氢，并把氢气储存起来；在电力缺乏时，将储存的氢气通过燃料电池发电系统转化为电能，由此实现了大规模风电的存储。提高了风的利用效率，有效避免了巨额损失的发生。

Description

一种大规模风电储存系统及方法
技术领域
本发明涉及风电储能技术领域，尤其涉及一种大规模风电储存系统及方法。
背景技术
我国风电发展迅猛，截至2012年底风电装机达到7532万千瓦，全年发电量1004亿千瓦时，均居全球第一。风电装备产业也取得巨大的进步，技术方面也逐渐赶超世界先进水平，风电发展取得了举世瞩目的成绩。
由于风能不能大量储存，目前，在解决风电储存方面，往往考虑蓄电池技术。但是蓄电池只能存贮少量风能。风能不能大量储存，风的利用效率低，风电消纳困难，导致弃风电量逐年增加，造成巨额的经济损失。这是本领域技术人员致力于解决的难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何实现大规模风电的储存。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种大规模风电储存系统，其特征在于：包括制氢及储氢系统、燃料电池发电系统、风电场能量管理系统，风电场能量管理系统连接风电场、电网、制氢及储氢系统、燃料电池发电系统，风电场连接电网、制氢及储氢系统和燃料电池发电系统，制氢及储氢系统连接燃料电池发电系统。
优选地，所述制氢及储氢系统包括制氢设备，制氢设备连接供水设备、储氢系统和储氧系统；所述风电场连接制氢设备。
更优选地，所述燃料电池发电系统包括互相连接的燃料电池和逆变系统；所述风电场连接逆变系统，燃料电池连接所述储氢系统。
本发明还提供了一种大规模风电储存方法，其特征在于：采用上述的大规模风电储存系统，步骤为：风电场能量管理系统作为整个风电场的控制系统，负责风电场的运行管理及能量控制；风电场风力发电供给电网；在风电丰富时，风电场将多余的电能供给制氢及储氢系统，用于电解水制氢，并把氢气储存起来；在电力缺乏时，将储存的氢气通过燃料电池发电系统转化为电能，由此实现了大规模风电的存储。
优选地，所述制氢及储氢系统中，电解水制氢过程中产生的氧气也存储起来。
优选地，所述燃料电池发电系统中，储存的氢气通过燃料电池产生电能，并由逆变器进行电能变换和稳定控制。
本发明提供的大规模风电储存系统是利用多余的电能去电解水制氢，并把氢气储存起来，同时电解水过程中产生高溶度的氧气，可以存储起来，用于工业应用，降低经济损失。在电力缺乏时，风电场将储存的氢气通过燃料电池产生电能，并由逆变器进行电能变换和稳定控制；因此解决了风能的大规模储存，从而提高弃风及多余电能的利用率。
本发明通过引进风电制氢及燃料电池发电系统，将多余的风电直接制成氢气储存，在电网缺电时，通过控制燃料电池将电能输送给电网，解决风能的大规模储存问题，提高了风的利用效率，有效避免了巨额损失的发生。
附图说明
图1为本实施例提供的大规模风电储存系统示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
图1为本实施例提供的大规模风电储存系统示意图，所述的大规模风电储存系统包括制氢及储氢系统、燃料电池发电系统、风电场能量管理系统，风电场能量管理系统连接风电场、电网、制氢及储氢系统、燃料电池发电系统，制氢及储氢系统连接风电场和燃料电池发电系统，风电场连接电网。
风电场能量管理系统作为整个风电场的控制系统，负责风电场的运行管理及能量控制。风电场风力发电供给电网；在风电丰富时，风电场将多余的电能供给制氢及储氢系统，用于电解水制氢，并把氢气储存起来，电解水制氢过程中产生的氧气纯度较高，具有较高的商业价值，也可以存储起来；在电力缺乏时，风电场将储存的氢气通过燃料电池产生电能，并由逆变器进行电能变换和稳定控制；通过这样的过程就实现了风电的可控和大量存储。
制氢及储氢系统包括制氢设备，制氢设备连接供水设备、储氢系统和储氧系统。风电场连接制氢设备。
工业中主要用电解水制氢；由浸没在电解液中的一对电极，中间插入隔离氢气、氧气的隔膜构成电解池，通过一定电压的直流电，水就分解成氢气和氧气；氢在通常条件下以气态形式存在，且易燃、易爆、易扩散，使得在实际应用中要优先考虑氢储存中的安全、高效和无泄漏损失等问题；近年来具有安全可靠和效率最高的储氢方式为吸附储氢。
燃料电池发电系统包括互相连接的燃料电池和逆变系统。风电场连接逆变系统，燃料电池连接储氢系统。
燃料电池是将化学反应中产生的化学能直接转化为电能的电化学装置，具有燃料利用效率高、功率密度大、环保无污染、容量可根据需要而定等多种优点。燃料电池为可再生能源，不受地域等因素的限制，更适合应用于各种不同的场合和保证关键负荷的运行，因此，燃料电池并网发电系统应用广泛。
风电场能量管理系统作为风电场及燃料电池发电系统的核心控制系统，是必不可少的。风电场的能量与电压控制以及无功设备都需要管理系统的控制，同时对需要对制氢、储氢、燃料电池、逆变器、开关等设备进行状态监控。
本发明利用风电制氢及燃料发电系统进行风电储存，是一种能解决风能的大规模储存的方法。适用于风电储存领域，能够降低风力发电经济成本。该技术在电网限电时利用多余的风电电解水制成氢气并储存起来，在电网缺电时通过控制燃料电池使电能回馈给电网，是实现规模化风电储存及风电可控性的一种较好途径。

Claims (6)

1.一种大规模风电储存系统，其特征在于：包括制氢及储氢系统、燃料电池发电系统、风电场能量管理系统，风电场能量管理系统连接风电场、电网、制氢及储氢系统、燃料电池发电系统，风电场连接电网、制氢及储氢系统和燃料电池发电系统，制氢及储氢系统连接燃料电池发电系统。
2.如权利要求1所述的一种大规模风电储存系统，其特征在于：所述制氢及储氢系统包括制氢设备，制氢设备连接供水设备、储氢系统和储氧系统；所述风电场连接制氢设备。
3.如权利要求2所述的一种大规模风电储存系统，其特征在于：所述燃料电池发电系统包括互相连接的燃料电池和逆变系统；所述风电场连接逆变系统，燃料电池连接所述储氢系统。
4.一种大规模风电储存方法，其特征在于：采用如权利要求1～3任一项所述的大规模风电储存系统，步骤为：风电场能量管理系统作为整个风电场的控制系统，负责风电场的运行管理及能量控制；风电场风力发电供给电网；在风电丰富时，风电场将多余的电能供给制氢及储氢系统，用于电解水制氢，并把氢气储存起来；在电力缺乏时，将储存的氢气通过燃料电池发电系统转化为电能，由此实现了大规模风电的存储。
5.如权利要求4所述的一种大规模风电储存方法，其特征在于：所述制氢及储氢系统中，电解水制氢过程中产生的氧气也存储起来。
6.如权利要求4所述的一种大规模风电储存方法，其特征在于：所述燃料电池发电系统中，储存的氢气通过燃料电池产生电能，并由逆变器进行电能变换和稳定控制。
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