CN112018814A - 一种风光储电氢热一体化可再生能源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风光储电氢热一体化可再生能源系统，包括风力发电设备(1)、太阳能光伏发电设备(2)、储能设备(3)、电解水制氢设备(5)、电力升压设备(6)、氢气出口管道(9)；所述风力发电设备(1)、太阳能光伏发电设备(2)、储能设备(3)、电解水制氢设备(5)之间通过内部电力网络(4)连接，用于孤网方式运行；所述风力发电设备(1)、太阳能光伏发电设备(2)通过所述电力升压设备(6)与电力输出线路(10)连接；所述电解水制氢设备(5)与所述氢气出口管道(9)连接；所述电解水制氢设备(5)设有电解槽冷却水进口管道(7)及电解槽热水出口管道(8)。本发明可同时向外部输送氢能、电能和热能。

Description

一种风光储电氢热一体化可再生能源系统
技术领域
本发明属于可再生能源技术领域，尤其涉及一种风光储电氢热一体化可再生能源系统。
背景技术
加大风电、光伏发电等可再生能源开发，是解决我国能源需求的客观要求，也是减少我国化石能源消费，降低化石能源消费依赖和二氧化碳排放强度的现实要求。但是由于电能具有不可大规模长时间储存的缺点，提高可再生能源消纳水平，促进可再生能源开发一直是我国电网建设和能源发展的面临的重要难题。
发明内容
本发明的目的是提供风光储电氢热一体化可再生能源系统，针对风电、光伏等可再生能源开发过程中，所产生的电量无法实现有效消纳和向外部输送的难题，以及电解水制氢过程中产生的热能回收问题，通过提供一种同时具备孤网稳定运行和并网运行能力的风电、光伏可再生能源深度开发制氢供氢供热供电系统，将清洁的绿色电力转化为具有更广泛用途的高品质氢气，同时提高能量综合效率，提高绿色能源开发水平。
本发明提供了一种风光储电氢热一体化可再生能源系统，包括风力发电设备、太阳能光伏发电设备、储能设备、电解水制氢设备、电力升压设备、氢气出口管道；
所述风力发电设备、太阳能光伏发电设备、储能设备、电解水制氢设备之间通过内部电力网络连接，用于孤网方式运行；
所述风力发电设备、太阳能光伏发电设备通过所述电力升压设备与电力输出线路连接，用于将所述风力发电设备、太阳能光伏发电设备产生的电能通过所述电力升压设备升压外送；
所述电解水制氢设备与所述氢气出口管道连接，用于通过所述氢气出口管道向外部输送氢能；
所述电解水制氢设备设有电解槽冷却水进口管道及电解槽热水出口管道，用于通过所述电解槽热水出口管道向外部输送热能。
进一步地，所述储能设备用于在孤网运行时接收风力发电设备、太阳能光伏发电设备所发出的电能，并向所述风力发电设备、太阳能光伏发电设备、电解水制氢设备提供启动电源和控制电源。
进一步地，所述电力升压设备用于在所述电解水制氢设备停止运行或风力发电设备、太阳能光伏发电设备所生产电量超过电解水制氢设备用电需求时，将富裕电量升压后，通过所述电力输出线路向外输送。
进一步地，所述电解槽热水出口管道出口热水温度为60-100℃。
进一步地，所述风力发电设备、太阳能光伏发电设备、储能设备、电解水制氢设备的规模容量和数量根据实际情况进行适应性调整。
进一步地，所述氢气出口管道的运行压力为1MPa-5MPa。
借由上述方案，通过风光储电氢热一体化可再生能源系统，具有如下技术效果：
1)通过建立同时具备孤网运行和并网运行能力的风光储电氢热一体化可再生能源系统，将清洁的绿色电力转化为具有更广泛用途的高品质氢气，并对制氢过程中的热量进行回收，提高绿色能源开发水平。同时对电解水制氢设备运行过程中产生的热能进行回收，对外输送热能。
2)当孤网运行模式时，风力发电设备，太阳能光伏发电设备所生产的电能不需要升压至高等级电压，可以有效降低可再生能源开发成本。
3)当制氢设备停运或风力发电和光伏发电量超过电解水制氢设备用电需求时，多余的电能可以通过电力升压设备升压后通过电力输送线路对外输出。
4)可同时向外部输送氢能、电能和热能，具有可再生能源开发利用率高，无二氧化碳排放，氢气产品成本低的优点，并可以根据外部对氢能、电能、热能的不同需求进行运行状态调整。
5)本发明的风力发电设备，太阳能光伏发电设备，储能设备，电解水制氢设备的配置和控制调节，可以根据该系统的使用地点的风力资源、太阳能资源和氢气、热能消费需求，以及电力消纳水平进行调整，可以满足不同地区可再生资源开发和绿色能源消费需求变化。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1是本发明风光储电氢热一体化可再生能源系统的结构示意图。
图中标号：
1-风力发电设备；2-太阳能光伏发电设备；3-储能设备；4-内部电力网络；5-电解水制氢设备；6-电力升压设备；7-电解槽冷却水进口管道；8-电解槽热水出口管道；9-氢气出口管道；10-电力输出线路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
与电能相比，氢能具有长时间大规模储存的优点，是除了电能之外，我国二次能源消费的有益补充。此外，氢能具有更为灵活的利用途径，通过提高我国氢能消费水平，还可以进一步降低我国二氧化碳排放水平。将受到电网输送制约导致的弃风弃水弃光电量，转化为氢能，不但可以我国能源供给提供充足的绿色氢能，更可以提高发电设备利用水平，提高投资收益。在电网建设条件受限，无法开展大规模电网建设的区域，通过建立氢能开发系统，可以将依赖于电力输出的可再生能源转化为氢能，从而实现可再生能源的大规模开发。通过对制氢过程中所产生的的热量进行回收，不但可以提高制氢设备的运行水平，更提高系统的整体能效，进一步降低可再生能源开发过程中的能耗水平。
参图1所示，本实施例提供了一种风光储电氢热一体化可再生能源系统，包括风力发电设备1、太阳能光伏发电设备2、储能设备3、电解水制氢设备5、电力升压设备6、氢气出口管道9；
风力发电设备1、太阳能光伏发电设备2、储能设备3、电解水制氢设备5之间通过内部电力网络4连接，用于孤网方式运行；
风力发电设备1、太阳能光伏发电设备2通过电力升压设备6与电力输出线路10连接，用于将风力发电设备1、太阳能光伏发电设备2产生的电能通过电力升压设备6升压外送；
电解水制氢设备5与氢气出口管道9连接，用于通过氢气出口管道9向外部输送氢能；
电解水制氢设备5设有电解槽冷却水进口管道7及电解槽热水出口管道8，用于通过电解槽热水出口管道8向外部输送热能。
在本实施例中，储能设备3用于在孤网运行时接收风力发电设备1、太阳能光伏发电设备2所发出的电能，并向风力发电设备1、太阳能光伏发电设备2、电解水制氢设备5提供启动电源和控制电源。
在本实施例中，电力升压设备6用于在电解水制氢设备5停止运行或风力发电设备1、太阳能光伏发电设备2所生产电量超过电解水制氢设备5用电需求时，将富裕电量升压后，通过所述电力输出线路10向外输送。
在本实施例中，电解槽热水出口管道8出口热水温度为60-100℃。
在本实施例中，风力发电设备1、太阳能光伏发电设备2、储能设备3、电解水制氢设备5的规模容量和数量根据实际情况进行适应性调整。
在本实施例中，氢气出口管道6的运行压力为1MPa-5MPa。
该风光储电氢热一体化可再生能源系统，具有如下技术效果：
1)通过建立同时具备孤网运行和并网运行能力的风光储电氢热一体化可再生能源系统，将清洁的绿色电力转化为具有更广泛用途的高品质氢气，并对制氢过程中的热量进行回收，提高绿色能源开发水平。同时对电解水制氢设备运行过程中产生的热能进行回收，对外输送热能。
2)当孤网运行模式时，风力发电设备，太阳能光伏发电设备所生产的电能不需要升压至高等级电压，可以有效降低可再生能源开发成本。
3)当制氢设备停运或风力发电和光伏发电量超过电解水制氢设备用电需求时，多余的电能可以通过电力升压设备升压后通过电力输送线路对外输出。
4)可同时向外部输送氢能、电能和热能，具有可再生能源开发利用率高，无二氧化碳排放，氢气产品成本低的优点，并可以根据外部对氢能、电能、热能的不同需求进行运行状态调整。
5)本发明的风力发电设备，太阳能光伏发电设备，储能设备，电解水制氢设备的配置和控制调节，可以根据该系统的使用地点的风力资源、太阳能资源和氢气、热能消费需求，以及电力消纳水平进行调整，可以满足不同地区可再生资源开发和绿色能源消费需求变化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种风光储电氢热一体化可再生能源系统，其特征在于，包括风力发电设备(1)、太阳能光伏发电设备(2)、储能设备(3)、电解水制氢设备(5)、电力升压设备(6)、氢气出口管道(9)；
所述风力发电设备(1)、太阳能光伏发电设备(2)、储能设备(3)、电解水制氢设备(5)之间通过内部电力网络(4)连接，用于孤网方式运行；
所述风力发电设备(1)、太阳能光伏发电设备(2)通过所述电力升压设备(6)与电力输出线路(10)连接，用于将所述风力发电设备(1)、太阳能光伏发电设备(2)产生的电能通过所述电力升压设备(6)升压外送；
所述电解水制氢设备(5)与所述氢气出口管道(9)连接，用于通过所述氢气出口管道(9)向外部输送氢能；
所述电解水制氢设备(5)设有电解槽冷却水进口管道(7)及电解槽热水出口管道(8)，用于通过所述电解槽热水出口管道(8)向外部输送热能。
2.根据权利要求1所述的风光储电氢热一体化可再生能源系统，其特征在于，所述储能设备(3)用于在孤网运行时接收风力发电设备(1)、太阳能光伏发电设备(2)所发出的电能，并向所述风力发电设备(1)、太阳能光伏发电设备(2)、电解水制氢设备(5)提供启动电源和控制电源。
3.根据权利要求1所述的风光储电氢热一体化可再生能源系统，其特征在于，所述电力升压设备(6)用于在所述电解水制氢设备(5)停止运行或风力发电设备(1)、太阳能光伏发电设备(2)所生产电量超过电解水制氢设备(5)用电需求时，将富裕电量升压后，通过所述电力输出线路(10)向外输送。
4.根据权利要求1所述的风光储电氢热一体化可再生能源系统，其特征在于，所述电解槽热水出口管道(8)出口热水温度为60-100℃。
5.根据权利要求1所述的风光储电氢热一体化可再生能源系统，其特征在于，所述风力发电设备(1)、太阳能光伏发电设备(2)、储能设备(3)、电解水制氢设备(5)的规模容量和数量根据实际情况进行适应性调整。
6.根据权利要求1所述的风光储电氢热一体化可再生能源系统，其特征在于，所述氢气出口管道(6)的运行压力为1MPa-5MPa。
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