CN215925090U - 一种风电制氢储能系统 - Google Patents

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吕玉娟
吕艳红
王慧
陈晨
陈高亮
李鑫
樊潇
裴善鹏
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Abstract

本实用新型公开了一种风电制氢储能系统，包括：电解槽；所述电解槽，分别与氧气分离器和氢气分离器连接；所述氢气分离器与氢气干燥器连接，氢气干燥器与氢气缓冲罐连接；氢气缓冲罐与氢气压缩机连接，氢气压缩机与储氢瓶连接。本发明能在弃风弃电时投入运行。

Description

一种风电制氢储能系统
技术领域
本实用新型涉及风电制氢技术领域，特别是涉及一种风电制氢储能系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提到了与本实用新型相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
目前新能源弃电消纳的问题突出，而风电制氢存在波动输出运行不稳定，风电制氢装置无法适应大功率波动运行，存在安全隐患等问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种风电制氢储能系统；
一种风电制氢储能系统，包括：电解槽；
所述电解槽，分别与氧气分离器和氢气分离器连接；
所述氢气分离器与氢气干燥器连接，氢气干燥器与氢气缓冲罐连接；
氢气缓冲罐与氢气压缩机连接，氢气压缩机与储氢瓶连接。
进一步地，所述氢气瓶，还与氢气长管拖车连接。
进一步地，所述电解槽、氧气分离器、氢气分离器、氢气干燥器、氢气压缩机，均与氢气配电装置连接。
进一步地，所述氢气配电装置，包括：风力发电机；
所述风力发电机分别与公用电网、锂电池和配电柜连接；
所述锂电池，分别与公用电网和配电柜连接；
所述配电柜与电解槽、氧气分离器、氢气分离器、氢气干燥器、氢气压缩机连接。
进一步地，所述风电制氢储能系统，还包括：
冷却水系统，所述冷却水系统包括换热器、机力通风冷却塔和冷却水泵，所述换热器将电解槽产生的热量置换给冷水侧，通过冷却水泵送到机力通风冷却塔，经过冷却后循环。
进一步地，所述风电制氢储能系统，还包括：
纯水制备器，所述纯水制备器通过水泵与电解槽连接。
进一步地，所述风电制氢储能系统，还包括：
碱液供应设备，所述碱液供应设备，包括：碱液存储罐和碱液泵；所述碱液储存罐通过碱液泵与电解槽连接。
进一步地，所述风电制氢储能系统，还包括：
分散控制系统，分别与锂电池、配电柜、氧气分离器、氢气分离器、压缩机、冷却水系统、纯水制备器和碱液供应设备连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
需要说明的是，本实用新型所是一种构造方案，就其中所涉及的各设备单体而言，其实现各自应实现功能的具体结构在现有技术中已经存在，其之间进行工作处理时所涉及的协议、软件或程序也在现有技术中已经存在，本领域技术人员已充分知晓，本实用新型并不是对各个设备的单体做任何改进，因此并不涉及软件的内容，而是依靠各部件有机的集成、整合成一个整体，即提供了一种构造方案。
第一，制氢设备能在弃风弃电时投入运行，第二，制氢相关系统设备能够适应新能源的电力波动，适应功率较大范围波动，第三，控制层面：新能源和制氢系统的控制策略能够适应各种运行工况，保证正常运行、启停安全可靠。采用电储能和制氢系统匹配设计，通过控制系统的协调手段，达到削峰平谷稳定运行的效果。
利用储能吸收极端天气的风电电力峰值，保障制氢装置稳定高效运行，同时提供部分谷电电力，避免制氢系统频繁起停。
储能和制氢配合在弃电弃风时投入运行，吸收弃风弃电电力。
通过以上配合，降低系统运行成本，制氢综合成本可达到1.5元/Nm3以下,提高制氢效率,综合效率维持在50％以上。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为一个或多个实施方式的系统内部连接示意图；
其中，1、风力发电机，2、公用电网，3、锂电池，4、配电柜，5、分散控制系统，6、电解槽，7、氧气分离器，8、氢气分离器，9、氢气干燥器，10、氢气缓冲罐，11、氢气压缩机，12、储氢瓶，13、氢气长管拖车，14、冷却水系统，15、纯水制备器，16、碱液供应设备。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
如图1所示，一种风电制氢储能系统，包括：电解槽6；
所述电解槽6，分别与氧气分离器7和氢气分离器8连接；
所述氢气分离器8与氢气干燥器9连接，氢气干燥器9与氢气缓冲罐10连接；
氢气缓冲罐10与氢气压缩机11连接，氢气压缩机11与储氢瓶12连接。
进一步地，所述氢气瓶12，还与氢气长管拖车13连接。
制氢产生的氢气经过氢气缓冲罐，通过氢气压缩机压缩后储存在储氢瓶中，外运的氢气长管拖车到达固定车位后，通过充装柱充满运走。
储氢瓶出口设置氢气分配汇流排以及供氢接头，通过供氢接头和氢气长管拖车相连接，氢气长管拖车中定期通过汇流排充满氢气后运至用户。
进一步地，所述电解槽、氧气分离器、氢气分离器、氢气干燥器、氢气压缩机，均与氢气配电装置连接。
进一步地，所述氢气配电装置，包括：风力发电机1；
所述风力发电机1分别与公用电网2、锂电池3和配电柜4连接；
所述锂电池3，分别与公用电网2和配电柜4连接；
所述配电柜4与电解槽6、氧气分离器、氢气分离器、氢气干燥器、氢气压缩机连接。
应理解的，所述配电柜4用于将交流电变为直流电。
配备氢气配电装置，确保风电制氢储能系统运行更加灵活,尤其是在弃风的工况下通过储能调节运行范围覆盖风机运行的全部工况。
进一步地，所述风电制氢储能系统，还包括：
冷却水系统14，所述冷却水系统包括换热器、机力通风冷却塔和冷却水泵，所述换热器将电解槽、氢气压缩机、氧气分离机、氢气分离机、氢气干燥器产生的热量置换给冷水侧，通过冷却水泵送到机力通风冷却塔进行冷却。
进一步地，所述风电制氢储能系统，还包括：
纯水制备器15，所述纯水制备器15通过水泵与电解槽6连接。
应理解的，纯水制备器通过过滤、膜处理、离子交换等措施将自来水或地表水制成除盐水，水中的含盐量以及其他杂质降低至电解槽可接受的水平。纯水制备器产生的除盐水作为电解液供应电解槽。
进一步地，所述风电制氢储能系统，还包括：
碱液供应设备16，所述碱液供应设备，包括：碱液存储罐和碱液泵；所述碱液储存罐通过碱液泵与电解槽6连接。
碱液供应设备用于为电解槽提供电解液用碱。
进一步地，所述风电制氢储能系统，还包括：
分散控制系统5，分别与锂电池、配电柜、氧气分离器、氢气分离器、压缩机、冷却水系统、纯水制备器和碱液供应设备连接。极端天气情况下可通过电储能、制氢、发电三者的匹配耦合实现风电制氢储能系统稳定运行。
分散控制系统，英文解释为：Distributed Control System，DCS。
纯水或者碱性水通过水泵送至电解槽在直流电场的作用下，水分子在电解槽的阴阳极分别被电解为氢气和氧气，产生的氢气和氧气携带部分电解液分别进入氢气分离器氧气分离器经过洗涤纯化后，氢气流入氢气干燥器干燥脱水至要求的纯度后进入储氢瓶，副产物氧气不收集的话直接排放，也可收集利用。
可以采用纯水电解装置也可以采用碱式电解装置，通过阴阳极的电解作用将纯水或者碱性电解液电解成氢气和氧气。
用电通过配电柜来自实现，配电柜的电力来自风力发电机或者锂电池，三者的耦合需要通过分散控制系统控制。
产生的氢气通过排出管连接到氢气分离器，氢气和电解液分离后通过管线进入氢气干燥器进行干燥达到需要的压力露点和纯度后通过管线进入氢气缓冲罐。
氢气压缩机通过管线和氢气缓冲罐相连，把氢气缓冲罐中缓存的氢气压缩后通过管线送入储氢瓶中储存。
分散控制系统对制氢储能系统进行大功率控制；通过电储能、制氢、发电三者的匹配耦合实现制氢系统高效运行，极端天气情况下保障制氢储能系统安全可靠运行或者停机；对制氢系统实现全过程自动控制、自动启停功能。
工作原理：
风力发电机产生的电力正常情况下一路送至公用电网一路送至电解槽；分散控制系统启动锂电池吸收多余的风电电力；
控制系统保障制氢系统安全可靠运行或者停机；对制氢系统实现全过程自动控制、自动启停功能。
产生的氢气通过排出管线连接到氢气分离器，在这里氢气和电解液分离后通过管线进入氢气干燥器进行干燥达到需要的压力露点和纯度后通过管线进入氢气缓冲罐。
氢气压缩机通过管线和氢气缓冲罐相连，把氢气缓冲罐中缓存的氢气压缩后通过管线送入储氢瓶中储存。
储氢瓶出口设置氢气分配汇流排以及供氢接头，通过供氢接头和氢气长管拖车相连接，氢气长管拖车定期通过汇流排充满氢气后运至用户。
冷却水系统把制氢系统运行周中产生的热量带走。设置纯水制备器供应除盐水给电解槽。碱液供应设备供给碱式电解装置的用碱。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风电制氢储能系统，其特征是，包括：电解槽；
所述电解槽，分别与氧气分离器和氢气分离器连接；
所述氢气分离器与氢气干燥器连接，氢气干燥器与氢气缓冲罐连接；
氢气缓冲罐与氢气压缩机连接，氢气压缩机与储氢瓶连接。
2.如权利要求1所述的一种风电制氢储能系统，其特征是，所述储氢瓶，还与氢气长管拖车连接。
3.如权利要求1所述的一种风电制氢储能系统，其特征是，电解槽、氧气分离器、氢气分离器、氢气干燥器、氢气压缩机，均与氢气配电装置连接。
4.如权利要求3所述的一种风电制氢储能系统，其特征是，所述氢气配电装置，包括：风力发电机；
所述风力发电机分别与公用电网、锂电池和配电柜连接；
所述锂电池，分别与公用电网和配电柜连接；
所述配电柜与电解槽、氧气分离器、氢气分离器、氢气干燥器、氢气压缩机连接。
5.如权利要求1所述的一种风电制氢储能系统，其特征是，所述风电制氢储能系统，还包括：
冷却水系统，所述冷却水系统包括换热器、机力通风冷却塔和冷却水泵，所述换热器将电解槽产生的热量置换给冷水侧，通过冷却水泵送到机力通风冷却塔，进行冷却。
6.如权利要求5所述的一种风电制氢储能系统，其特征是，所述风电制氢储能系统，还包括：
纯水制备器，所述纯水制备器通过水泵与电解槽连接。
7.如权利要求6所述的一种风电制氢储能系统，其特征是，所述风电制氢储能系统，还包括：
碱液供应设备，所述碱液供应设备，包括：碱液存储罐和碱液泵；所述碱液储存罐通过碱液泵与电解槽连接。
8.如权利要求4所述的一种风电制氢储能系统，其特征是，所述风电制氢储能系统，还包括：
分散控制系统，分别与锂电池和配电柜连接。
9.如权利要求1所述的一种风电制氢储能系统，其特征是，所述风电制氢储能系统，还包括：
分散控制系统，分别与氧气分离器、氢气分离器和压缩机连接。
10.如权利要求7所述的一种风电制氢储能系统，其特征是，所述风电制氢储能系统，还包括：
分散控制系统，分别与冷却水系统、纯水制备器和碱液供应设备连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114934281A (zh) * 2022-05-31 2022-08-23 同济大学 一种耦合电化学电源的混合制氢系统及其控制方法
CN115074749A (zh) * 2022-06-02 2022-09-20 广东明阳电气股份有限公司 一种制氢储氢加氢一体化设备
CN115852389A (zh) * 2022-11-23 2023-03-28 南通安思卓新能源有限公司 一种高适应性的直连式光伏发电水电解制氢系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114934281A (zh) * 2022-05-31 2022-08-23 同济大学 一种耦合电化学电源的混合制氢系统及其控制方法
CN115074749A (zh) * 2022-06-02 2022-09-20 广东明阳电气股份有限公司 一种制氢储氢加氢一体化设备
WO2023231501A1 (zh) * 2022-06-02 2023-12-07 广东明阳电气股份有限公司 一种制氢储氢加氢一体化设备
CN115852389A (zh) * 2022-11-23 2023-03-28 南通安思卓新能源有限公司 一种高适应性的直连式光伏发电水电解制氢系统

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