CN109936167A - 一种适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及方法 - Google Patents

一种适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及方法，其特征在于：调度系统包括光/风/储/市电单元和调度控制单元；电能的调度是根据光伏发电系统和风力发电系统输出功率之和的大小，实时调度光电和风电，以实现对光电和风电的有效利用；并辅以储能系统和市电系统的电能为电解水制氢提供稳定的大功率电能。另外，本发明的调度系统充分利用光伏发电和风力发电的互补性，大大降低了电解水制氢系统对市电的使用量，降低了制氢系统的电能消耗成本。

Description

一种适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及 方法
技术领域
本发明涉及一种调度系统及方法，具体涉及一种适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及方法。
背景技术
电解水制氢过程无污染，而且所得氢气的纯度高,是一种可持续的制氢技术。目前电解水制氢的电流效率通常在50%以下，以商业用电为电源时，制氢成本偏高。使用更廉价的电能，有助于降低制氢成本。
太阳能和风能是一次能源，规模应用时电能廉价；而且光伏发电和风力发电具有昼夜互补、季节性互补的特点，绿色环保，可大大降低电解水制氢系统对市电的依赖，减少电力设施的维护成本，同时降低制氢成本。
但是，光伏发电和风力发电仍需要配置蓄电池储能系统，或与市电联合以保证电能供应的稳定性。这就产生了一个问题，即在稳定输出电能的前提下，如何调度光伏发电、风力发电、蓄电池和市电的电能，以有效利用太阳能和风能。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及方法，智能调度光伏发电、风力发电、蓄电池和市电的电能，以有效利用太阳能和风能。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及方法，其特征在于：调度系统包括光/风/储/市电单元和调度控制单元。其中，光/风/储/市电单元包括光伏发电系统，风力发电系统，蓄电池储能系统和市电系统；调度控制单元包括功率预测模块、调度控制模块和DC/DC转换模块。
电能的调度是根据光伏发电系统和风力发电系统输出功率之和的大小，实时调度光电和风电，以实现对光电和风电的有效利用；并辅以储能系统和市电系统的电能为电解水制氢提供稳定的大功率电能。具体的调度方法如下：
（1）所述功率预测模块可对所述光伏发电系统的辐射、功率参数以及所述风力发电系统的风速参数进行短时功率预测；还包含一个通信接口，将短时功率的信息传输给所述调度控制模块。
（2）所述调度控制模块可监控电池的能量状态，防止电池过充电和过放电。
（3）当所述调度控制模块接收的信息是：所述光伏发电系统和所述风力发电系统的总输出功率小于制氢系统所需的功率；而且联合所述蓄电池储能系统、光伏发电系统和所述风力发电系统输出的电能仍不足以给制氢系统稳定供电，则所述调度控制模块将所述光伏发电系统和所述风力发电系统输出的电能全部调度至制氢系统，同时调度所述市电系统的电能至制氢系统。所述蓄电池储能系统不参与调度。
（4）当所述调度控制模块接收的信息是：所述光伏发电系统和所述风力发电系统的总输出功率小于制氢系统所需的功率；但联合所述蓄电池储能系统、光伏发电系统和所述风力发电系统输出的电能可以给制氢系统稳定供电，则所述调度控制模块将所述光伏发电系统、所述风力发电系统和所述蓄电池储能系统输出的电能全部调度至制氢系统。所述市电系统不参与调度。
（5）当所述调度控制模块接收的信息是：所述光伏发电系统和所述风力发电系统的总输出功率大于制氢系统所需的功率，则所述调度控制模块将所述光伏发电系统和所述风力发电系统输出的电能一部分直接调度至制氢系统，同时将剩余的电能调度至蓄电池储能系统进行储存。所述市电系统不参与调度。
（6）当制氢系统不工作时，所述调度控制模块将所述光伏发电系统和所述风力发电系统输出的电能全部调度至蓄电池储能系统进行储存。
所述调度控制单元还包含两个MPPT控制器，可对所述光伏发电系统和所述风力发电系统进行最大功率点跟踪，分别使所述光伏发电系统和所述风力发电系统的输出功率最大化。
所述DC/DC转换模块将调度至蓄电池储能系统的直流电的电压转换为蓄电池充电电压。
所述调度控制单元还包含两个受控整流器，分别将所述风力发电系统和所述市电供电系统输出的交流电可控整流为直流电。
由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：
电能的调度是根据光伏发电系统和风力发电系统输出功率之和的大小，实时调度光电和风电，以实现对光电和风电的有效利用；并辅以储能系统和市电系统的电能为电解水制氢提供稳定的大功率电能。另外，本发明的调度系统充分利用光伏发电和风力发电的互补性，大大降低了电解水制氢系统对市电的使用量，降低了制氢系统的电能消耗成本。
附图说明
图1是本发明的适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及方法的系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图1及实施例对本发明所涉及的适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及方法进行详细阐述。
①如图1所示，适用于电解水制氢的调度系统包括光/风/储/市电单元1、调度控制单元2。
②光/风/储/市电单元1包括光伏发电系统11，风力发电系统12，蓄电池储能系统13和市电供电系统14。
③调度控制单元2包括功率预测模块21和调度控制模块22，MPPT控制器23，DC/DC转换模块24，可控整流器25、可控整流器26。
④当光伏发电系统11和风力发电系统12工作时，MPPT控制器23通过对光伏发电系统11和风力发电系统12进行最大功率跟踪，使光伏发电系统11和风力发电系统12的输出功率最大化。
⑤同时功率检测模块21分别对光伏发电系统11的辐射、功率参数以及风力发电系统12的风速参数进行短时功率预测，并生成相应的电信号，然后将电信号传输给调度控制模块22。
⑥当调度控制模块22接收的信息是：光伏发电系统11和风力发电系统12的总输出功率小于制氢系统3所需的功率；而且联合蓄电池储能系统13、光伏发电系统11和风力发电系统12的电能仍不足以给制氢系统3稳定供电，则调度控制模块22将光伏发电系统11和风力发电系统12输出的电能经DC/DC转换模块31调度至电解水制氢装置32，同时，调度控制模块22将市电系统14的电能经DC/DC转换模块31调度至电解水制氢装置32。蓄电池储能系统13不参与调度。
⑦当调度控制模块22接收的信息是：光伏发电系统11和风力发电系统12的总输出功率小于制氢系统3所需的功率；但联合蓄电池储能系统13、光伏发电系统11和风力发电系统12的电能可以给制氢系统3稳定供电，则调度控制模块22将光伏发电系统11、风力发电系统12和蓄电池储能系统13输出的电能经DC/DC转换模块31全部调度至电解水制氢装置32。市电系统14不参与调度。
⑧当调度控制模块22接收的信息是：光伏发电系统11和风力发电系统12的总输出功率大于制氢系统3所需的功率，则调度控制模块22将光伏发电系统11和风力发电系统12输出的电能一部分经DC/DC转换模块31直接调度至电解水制氢装置32，同时将剩余的电能经DC/DC转换模块24调度至蓄电池储能系统13进行储存。市电系统14不参与调度。
⑨当制氢系统3不工作时，所述调度控制模块22将所述光伏发电系统11和所述风力发电系统12输出的电能经DC/DC转换模块24全部调度至蓄电池储能系统进行储存。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的。本领域技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明专利的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及方法，其特征在于：调度系统包括光/风/储/市电单元和调度控制单元，
其中，光/风/储/市电单元包括光伏发电系统，风力发电系统，蓄电池储能系统和市电系统；调度控制单元包括功率预测模块、调度控制模块和DC/DC转换模块；
电能的调度是根据光伏发电系统和风力发电系统输出功率之和的大小，实时调度光电和风电，以实现对光电和风电的有效利用；并辅以储能系统和市电系统的电能为电解水制氢提供稳定的大功率电能，具体的调度方法如下：
（1）所述功率预测模块可对所述光伏发电系统的辐射、功率参数以及所述风力发电系统的风速参数进行短时功率预测；还包含一个通信接口，将短时功率的信息传输给所述调度控制模块；
（2）所述调度控制模块可监控电池的能量状态，防止电池过充电和过放电；
（3）当所述调度控制模块接收的信息是：所述光伏发电系统和所述风力发电系统的总输出功率小于制氢系统所需的功率；而且联合所述蓄电池储能系统、光伏发电系统和所述风力发电系统输出的电能仍不足以给制氢系统稳定供电，则所述调度控制模块将所述光伏发电系统和所述风力发电系统输出的电能全部调度至制氢系统，同时调度所述市电系统的电能至制氢系统；所述蓄电池储能系统不参与调度；
（4）当所述调度控制模块接收的信息是：所述光伏发电系统和所述风力发电系统的总输出功率小于制氢系统所需的功率；但联合所述蓄电池储能系统、光伏发电系统和所述风力发电系统输出的电能可以给制氢系统稳定供电，则所述调度控制模块将所述光伏发电系统、所述风力发电系统和所述蓄电池储能系统输出的电能全部调度至制氢系统；所述市电系统不参与调度；
（5）当所述调度控制模块接收的信息是：所述光伏发电系统和所述风力发电系统的总输出功率大于制氢系统所需的功率，则所述调度控制模块将所述光伏发电系统和所述风力发电系统输出的电能一部分直接调度至制氢系统，同时将剩余的电能调度至蓄电池储能系统进行储存；所述市电系统不参与调度；
（6）当制氢系统不工作时，所述调度控制模块将所述光伏发电系统和所述风力发电系统输出的电能全部调度至蓄电池储能系统进行储存。
2.一种适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及方法，其特征在于：所述调度控制单元还包含两个MPPT控制器，可对所述光伏发电系统和所述风力发电系统进行最大功率点跟踪，分别使所述光伏发电系统和所述风力发电系统的输出功率最大化。
3.一种适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及方法，其特征在于：所述DC/DC转换模块将调度至蓄电池储能系统的直流电的电压转换为蓄电池充电电压。
4.一种适用于适用于电解水制氢的光/风/储/市电的电能调度系统及方法，其特征在于：所述调度控制单元还包含两个受控整流器，分别将所述风力发电系统和所述市电供电系统输出的交流电可控整流为直流电。
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