CN111555323A - 一种水光氢互补微网发电系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微网发电技术领域，具体地说，涉及一种水光氢互补微网发电系统及方法。包括能量源单元、控制单元和负载单元；能量源单元用于提供发电的能量源；控制单元用于控制系统内的发电模式及分配能量；负载单元用于提供接收电能的用电设备。本发明设计可以合理利用负荷低谷时过剩的电能、补充负荷高峰时供电不足的缺口，合理分配资源，提高可再生资源的利用率，平衡用电供需，提供更稳定的供电能力。

Description

一种水光氢互补微网发电系统及方法
技术领域
本发明涉及微网发电技术领域，具体地说，涉及一种水光氢互补微网发电系统及方法。
背景技术
水电作为可再生的清洁能源，在我国能源发展史中占有极其重要的地位。但是，水力发电站的发电能力受自然季节和自然条件的影响很大，因此，我国部分太阳能资源丰富的高海拔地区可采用水光互补的发电系统。然而，光伏电站也会受到日照时间及光照强度的影响，导致电压、功率不稳，从而出现水光互补发电系统的供电能力与用电负荷不协调的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水光氢互补微网发电系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供一种水光氢互补微网发电系统，包括能量源单元、控制单元和负载单元；所述能量源单元用于提供发电的能量源；所述控制单元用于控制系统内的发电模式及分配能量；所述负载单元用于提供接收电能的用电设备。
作为本技术方案的进一步改进，所述能量源单元包括水电模块、光电模块、氢电模块和储能模块；所述水电模块用于通过水力进行发电；所述光电模块用于通过光伏阵列将太阳能转换为电能；所述氢电模块用于以氢气作为能源进行发电；所述储能模块用于存储光电、氢电产生的电能并向氢储能系统和直流负载提供电能。
作为本技术方案的进一步改进，所述氢电模块包括氢储能模块、氢燃料电池模块和氢混合燃机模块；所述氢储能模块用于提供制备氢气的基础设施；所述氢燃料电池模块用于通过氢燃料电池生产提供电能；所述氢混合燃机模块用于通过以氢气混合燃气为燃料的燃机发电机进行发电。
作为本技术方案的进一步改进，所述氢储能模块内的电解水为所述水电模块内水电站的水资源。
作为本技术方案的进一步改进，所述控制单元包括模式控制模块、水光互补控制模块和氢气分配控制模块；所述模式控制模块用于控制管理系统内的发电模式及并网切换；所述水光互补控制模块用于控制水光互补系统内电能的分配；所述氢气分配控制模块用于控制氢气的流向和流量分配。
作为本技术方案的进一步改进，所述负载单元包括交流负载模块和直流负载模块；所述交流负载模块用于提供使用交流电的用电设备；所述直流负载模块用于提供可直接使用直流电的用电设备。
本发明的目的之二在于，提供一种水光氢互补微网发电方法，其方法包括如下步骤：
S1、负荷量监测；
S2、供电量监测；
S3、供需判断及模式切换。
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，供需判断及模式切换的步骤如下：
S3.1、判断水电的供电量是否等于交流负荷量；
S3.2、当水电供应量小于交流负荷量，则启用光电系统；
S3.3、光电系统用于与水电系统形成水光互补、给直流负载提供电能、给氢储能系统提供电能以及将多余电能存储到储能系统；
S3.4、判断水光互补的供电量是否等于交流负荷量；
S3.5、当水光互补的供电量大于交流负荷量，则多余的电能输至氢储能系统进行电解水制氢；
S3.6、当水光互补的供电量小于交流负荷量，则电解水制得的氢气输至氢燃料电池和氢气混合燃气燃机生产电能；
S3.7、氢电系统用于与水光电形成水光氢互补、给直流负载提供电能以及将多余电能存储到储能系统；
S3.8、判断水光氢互补的供电量是否等于总负荷量；
S3.9、当水光氢互补的供电量大于总负荷量，则停止运行氢电系统。
本发明的目的之三在于，提供一种水光氢互补微网发电装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述任一的水光氢互补微网发电系统及方法。
本发明的目的之四在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一的水光氢互补微网发电系统及方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果：该水光氢互补微网发电系统及方法中，通过光伏发电补充枯水期的水力发电的供电缺口，同时通过氢能发电系统合理利用水光互补发电系统在负荷低谷时过剩的电能、补充负荷高峰时供电不足的缺口，合理分配资源，提高可再生资源的利用率，平衡用电供需，提供更稳定的供电能力。
附图说明
图1为实施例1的整体结构示意图；
图2为实施例1的整体框图；
图3为实施例1中的能量源单元模块框图；
图4为实施例1中的氢电模块框图；
图5为实施例1中的控制单元模块框图；
图6为实施例1中的负载单元模块框图；
图7为实施例1的方法流程框图；
图8为实施例1的模块供需判断及模式切换流程框图；
图9为实施例1的云平台装置结构示意图。
图中各个标号意义为：
100、能量源单元；101、水电模块；102、光电模块；103、氢电模块；1031、氢储能模块；1032、氢燃料电池模块；1033、氢混合燃机模块；104、储能模块；
200、控制单元；201、模式控制模块；202、水光互补控制模块；203、氢气分配控制模块；
300、负载单元；301、交流负载模块；302、直流负载模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-9所示，本实施例的目的之一在于，提供一种水光氢互补微网发电系统及方法，包括能量源单元100、控制单元200和负载单元300；能量源单元100用于提供发电的能量源；控制单元200用于控制系统内的发电模式及分配能量；负载单元300用于提供接收电能的用电设备。
本实施例中，能量源单元100包括水电模块101、光电模块102、氢电模块103和储能模块104；水电模块101用于通过水力进行发电；光电模块102用于通过光伏阵列将太阳能转换为电能；氢电模块103用于以氢气作为能源进行发电；储能模块104用于存储光电、氢电产生的电能并向氢储能系统和直流负载提供电能。
进一步地，氢电模块103包括氢储能模块1031、氢燃料电池模块1032和氢混合燃机模块1033；氢储能模块1031用于提供制备氢气的基础设施；氢燃料电池模块1032用于通过氢燃料电池生产提供电能；氢混合燃机模块1033用于通过以氢气混合燃气为燃料的燃机发电机进行发电。
其中，氢储能模块1031内的电解水为水电模块101内水电站的水资源。
本实施例中，控制单元200包括模式控制模块201、水光互补控制模块202和氢气分配控制模块203；模式控制模块201用于控制管理系统内的发电模式及并网切换；水光互补控制模块202用于控制水光互补系统内电能的分配；氢气分配控制模块203用于控制氢气的流向和流量分配。
本实施例中，负载单元300包括交流负载模块301和直流负载模块302；交流负载模块301用于提供使用交流电的用电设备；直流负载模块302用于提供可直接使用直流电的用电设备。
本实施例的目的之二在于，提供一种水光氢互补微网发电方法，其方法包括如下步骤：
S1、负荷量监测；
S2、供电量监测；
S3、供需判断及模式切换。
进一步地，S3中，供需判断及模式切换的步骤如下：
S3.1、判断水电的供电量是否等于交流负荷量；
S3.2、当水电供应量小于交流负荷量，则启用光电系统；
S3.3、光电系统用于与水电系统形成水光互补、给直流负载提供电能、给氢储能系统提供电能以及将多余电能存储到储能系统；
S3.4、判断水光互补的供电量是否等于交流负荷量；
S3.5、当水光互补的供电量大于交流负荷量，则多余的电能输至氢储能系统进行电解水制氢；
S3.6、当水光互补的供电量小于交流负荷量，则电解水制得的氢气输至氢燃料电池和氢气混合燃气燃机生产电能；
S3.7、氢电系统用于与水光电形成水光氢互补、给直流负载提供电能以及将多余电能存储到储能系统；
S3.8、判断水光氢互补的供电量是否等于总负荷量；
S3.9、当水光氢互补的供电量大于总负荷量，则停止运行氢电系统。
参阅图9，示出了本实施例所涉及的提供一种水光氢互补微网发电装置结构示意图，该装置包括处理器、存储器和总线。
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与处理器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的水光氢互补微网发电系统及方法。
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的水光氢互补微网发电系统及方法。
可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面水光氢互补微网发电系统及方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储与一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种水光氢互补微网发电系统，其特征在于：包括能量源单元(100)、控制单元(200)和负载单元(300)；所述能量源单元(100)用于提供发电的能量源；所述控制单元(200)用于控制系统内的发电模式及分配能量；所述负载单元(300)用于提供接收电能的用电设备。
2.根据权利要求1所述的水光氢互补微网发电系统，其特征在于：所述能量源单元(100)包括水电模块(101)、光电模块(102)、氢电模块(103)和储能模块(104)；所述水电模块(101)用于通过水力进行发电；所述光电模块(102)用于通过光伏阵列将太阳能转换为电能；所述氢电模块(103)用于以氢气作为能源进行发电；所述储能模块(104)用于存储光电、氢电产生的电能并向氢储能系统和直流负载提供电能。
3.根据权利要求2所述的水光氢互补微网发电系统，其特征在于：所述氢电模块(103)包括氢储能模块(1031)、氢燃料电池模块(1032)和氢混合燃机模块(1033)；所述氢储能模块(1031)用于提供制备氢气的基础设施；所述氢燃料电池模块(1032)用于通过氢燃料电池生产提供电能；所述氢混合燃机模块(1033)用于通过以氢气混合燃气为燃料的燃机发电机进行发电。
4.根据权利要求3所述的水光氢互补微网发电系统，其特征在于：所述氢储能模块(1031)内的电解水为所述水电模块(101)内水电站的水资源。
5.根据权利要求1所述的水光氢互补微网发电系统，其特征在于：所述控制单元(200)包括模式控制模块(201)、水光互补控制模块(202)和氢气分配控制模块(203)；所述模式控制模块(201)用于控制管理系统内的发电模式及并网切换；所述水光互补控制模块(202)用于控制水光互补系统内电能的分配；所述氢气分配控制模块(203)用于控制氢气的流向和流量分配。
6.根据权利要求1所述的水光氢互补微网发电系统，其特征在于：所述负载单元(300)包括交流负载模块(301)和直流负载模块(302)；所述交流负载模块(301)用于提供使用交流电的用电设备；所述直流负载模块(302)用于提供可直接使用直流电的用电设备。
7.一种水光氢互补微网发电方法，其方法包括如下步骤：
S1、负荷量监测；
S2、供电量监测；
S3、供需判断及模式切换。
8.根据权利要求7所述的水光氢互补微网发电方法，其特征在于：所述S3中，供需判断及模式切换的步骤如下：
S3.1、判断水电的供电量是否等于交流负荷量；
S3.2、当水电供应量小于交流负荷量，则启用光电系统；
S3.3、光电系统用于与水电系统形成水光互补、给直流负载提供电能、给氢储能系统提供电能以及将多余电能存储到储能系统；
S3.4、判断水光互补的供电量是否等于交流负荷量；
S3.5、当水光互补的供电量大于交流负荷量，则多余的电能输至氢储能系统进行电解水制氢；
S3.6、当水光互补的供电量小于交流负荷量，则电解水制得的氢气输至氢燃料电池和氢气混合燃气燃机生产电能；
S3.7、氢电系统用于与水光电形成水光氢互补、给直流负载提供电能以及将多余电能存储到储能系统；
S3.8、判断水光氢互补的供电量是否等于总负荷量；
S3.9、当水光氢互补的供电量大于总负荷量，则停止运行氢电系统。
9.一种水光氢互补微网发电装置，其特征在于：包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现如权利要求1-8中任一所述的水光氢互补微网发电系统及方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的水光氢互补微网发电系统及方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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