CN217656429U - 一种基于海上风电的微网多能互补系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于海上风电的微网多能互补系统，属于新能源发电技术领域。系统包括海上风力发电单元、输配电单元、电力负荷、电解水制氢单元、输氢单元、储能单元、燃气发生器、输气单元以及燃气发电单元；海上风力发电单元的电能输出端分别连接输配电单元和电解水制氢单元；电解水制氢装置制得的氢气输出至输氢单元，输氢单元包括连接至燃气发生器的第一氢气传输通道和连接至储能单元的第二氢气传输通道；燃气发生器通过所述第一氢气传输通道获取氢气，反应产生燃气并通过输气单元输送至燃气发电单元，燃气发电单元的电能输出端连接输配电单元。本实用新型能够支持微网多能流互动，提升发电功率调节灵活性以及风电消纳能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源发电技术领域，特别是一种基于海上风电的微网多能互补系统。
背景技术
为了应对化工石油能源过度开发带来的资源紧张、气候变化等一系列问题，加大海上风电的开发力度引发了世界各国的关注。海上风电的消纳需要立足各地实情规划出合适可行的电力发展方案。以往的电源结构火电占比大，调节空间充裕，而当下电力系统的火电正逐步被新能源替代，电力系统的灵活性调节资源愈加匮乏，供电安全性及可靠性难以得到有效保障。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于海上风电的微网多能互补系统，针对新能源海上风电的消纳，能够支持微网多能流互动的实现，从而提升发电功率调节灵活性以及风电消纳能力。
本实用新型采用的技术方案为：一种基于海上风电的微网多能互补系统，包括海上风力发电单元、输配电单元、电力负荷、电解水制氢单元、输氢单元、储能单元、燃气发生器、输气单元以及燃气发电单元；
海上风力发电单元的电能输出端分别连接输配电单元和电解水制氢单元，输配电单元包括连接至电力负荷的负荷用电传输通道；
电解水制氢装置制得的氢气输出至输氢单元，输氢单元包括连接至燃气发生器的第一氢气传输通道和连接至储能单元的第二氢气传输通道；
燃气发生器通过所述第一氢气传输通道获取氢气，反应产生燃气气体，通过输气单元传输至燃气发电单元，燃气发电单元的电能输出端连接输配电单元。
以上技术方案，能够支持将海上风力发电的一部分电能转换为化学能，进而实现燃气发电，由于燃气发电具有较好的发电功率调节性，因此系统整体的发电功能调节性能够得到提升，从而可提升供电可靠性。
可选的，所述储能单元还包括电能储存模块，所述输配电单元包括储能输入通道，海上风力发电单元的电能输出端通过储能输入通道向储能单元的电能储存模块传输电能。电力负荷消耗以及电解水制氢装置消耗之外的多余电能可通过储能单元的电能储存模块进行存储。
可选的，输配电单元包括储能输出通道，储能单元通过所述储能输出通道向电力负荷传输所储存的电能。当海上风力发电功率不足时，电能储存模块可释放所储存电能，提高供电可靠性。
可选的，所述储能单元还包括燃气储存模块，所述输气单元包括连接至燃气发电单元的第一燃气传输通道，和连接至所述燃气储存模块的第二燃气传输通道。
可选的，微网多能互补系统还包括氢负荷，输氢单元包括负荷用氢传输通道，电解水制氢装置输出的氢气通过所述负荷用氢传输通道向氢负荷传输氢气。即电解水制得的氢气不仅可用于制备燃气或储存，还可直接用于氢负荷的消耗。
可选的，所述燃气发生器为甲烷化反应器。
可选的，所述微网多能互补系统还包括调度中心，所述海上风力发电单元、输配电单元、电力负荷、电解水制氢单元、输氢单元、储能单元、燃气发生器以及燃气发电单元分别设有控制器，所有控制器分别与调度中心之间通信连接；调度中心通过控制器获取海上风力发电单元、输配电单元、电力负荷、电解水制氢单元、输氢单元、储能单元、燃气发生器、输气单元以及燃气发电单元的运行状态数据，根据获取到的运行状态数据向各控制器发送调度控制指令。
有益效果
本实用新型针对海上风电功率调节灵活性不足、传输成本高以及利用率不高的问题，提出了一种微网多能互补系统，具有以下优点和进步：
1. 能够支持将部分风电转换为氢能，进而转换为化学能，为燃气机组发电提供原料，通过电能与气能、化学能的相互转换和互补，提升系统的发电功率调节能力以及整体性价比；
2. 储能单元的设置增加了能量在时间上的平衡能力，提升了清洁能源供给的可靠性和利用率。
本实用新型可以在源侧海上风电基地及邻近区域建立微网系统，有效降低输配电及输氢投资成本，通过能量在时间、空间上的协调，提升系统运行可靠性和效率，降低运行成本。
附图说明
图1所示为本实用新型基于海上风电的微网多能互补系统的一种实施例架构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步描述。
本实用新型的技术构思为，利用燃气发电功率调节性较佳的特点，寻求一种由海上风电与燃气机组发电相结合的负荷供电形式，同时设置多种能源形式的多个利用或储存渠道，改善新能源发电的供电可靠性，提升海上风电的消纳能力。
实施例1
作为一种优选的实施例，参考图1所示，本实施例中基于海上风电的微网多能互补系统包括海上风力发电单元1、输配电单元2、电力负荷3、储能单元4、电解水制氢单元6、输氢单元7、氢负荷9、燃气发生器10、输气单元8以及燃气发电单元5。
海上风力发电单元的电能输出端连接输配电单元的同时，还连接电解水制氢单元，电解水制氢装置制得的氢气输出至输氢单元，输氢单元包括连接至燃气发生器的第一氢气传输通道和连接至储能单元的第二氢气传输通道。燃气发生器可采用甲烷化反应器，甲烷化反应器通过第一氢气传输通道获取氢气，反应产生并输出燃气气体，通过输气单元传输至燃气发电单元，燃气发电单元的电能输出端连接输配电单元。
储能单元包括电能储存模块、氢气储存模块和燃气储存模块，分别可采用蓄电池、氢气罐和燃气罐。电力负荷消耗以及电解水制氢装置消耗之外的多余电能可通过储能单元的电能储存模块进行存储，氢负荷消耗以及甲烷化反应器消耗之外的多余氢气可通过氢气罐进行储存，燃气发电消耗之外的多余燃气可通过燃气罐储存。储存的电能和氢气分别能够被控制输出利用，如当海上风力发电功率不足时，电能储存模块可释放所储存电能，提高供电可靠性。
输配电单元用于将电能输送至电力负荷利用，或者输送至储能单元的电能储存模块进行储存，储能单元以及燃气发电单元同样可通过输配电单元向电力负荷传输电能量。也即，输配电单元包括负荷用电传输通道、储能输入通道、储能输出通道，海上风力发电单元的电能输出端以及燃气发电单元的电能输出端通过负荷用电传输通道向电力负荷传输电能，并均能够通过储能输入通道向储能单元的电能储存模块传输电能，储能单元通过储能输出通道向电力负荷传输所储存的电能。
输氢单元还包括负荷用氢传输通道，电解水制氢装置输出的氢气通过负荷用氢传输通道向氢负荷传输氢气。即电解水制得的氢气不仅可用于制备燃气或储存，还可直接用于氢负荷的消耗。
以上系统架构已经能够支持多能互补的实现，在多能互补的具体实现方面，本实施例的微网多能互补系统包括调度中心，所述海上风力发电单元、输配电单元、电力负荷、电解水制氢单元、输氢单元、储能单元、氢负荷、燃气发生器、输气单元以及燃气发电单元分别设有控制器，所有控制器分别与调度中心之间通信连接；调度中心通过控制器获取海上风力发电单元、输配电单元、电力负荷、电解水制氢单元、输氢单元、储能单元、燃气发生器以及燃气发电单元的运行状态数据，根据获取到的运行状态数据向各控制器发送调度控制指令。
调度中心的调度逻辑可以是：通过各组成部分的控制器获取实时的运行状态数据并进行功率运算对比，根据电力负荷功率，当海上风电功率较小时，增加电化学储能发电功率、燃气发电的发电功率，优化功率调节能力；当海上风电功率较大时，增加电化学储能充电功率，减小燃气机组发电功率，也可以使电力负荷功率中的一部分由海上风电提供，另一部分由燃气发电提供，多余的电能用于储存，或者制取氢气、天然气。通过多能流互动，可以有效缓解风力发电造成的波动性，提高输配电单元的供电可靠性。
以上调度逻辑可根据需要设计调整，且其中涉及的功率计算、对比以及各组成部分的运行状态检测、数据传输、控制的具体实现均可参考现有技术。
以上结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (7)
1.一种基于海上风电的微网多能互补系统，其特征是，包括海上风力发电单元、输配电单元、电力负荷、电解水制氢单元、输氢单元、储能单元、燃气发生器、输气单元以及燃气发电单元；
海上风力发电单元的电能输出端分别连接输配电单元和电解水制氢单元，输配电单元包括连接至电力负荷的负荷用电传输通道；
电解水制氢装置制得的氢气输出至输氢单元，输氢单元包括连接至燃气发生器的第一氢气传输通道和连接至储能单元的第二氢气传输通道；
燃气发生器通过所述第一氢气传输通道获取氢气，反应产生燃气气体，通过输气单元传输至燃气发电单元，燃气发电单元的电能输出端连接输配电单元。
2.根据权利要求1所述的基于海上风电的微网多能互补系统，其特征是，所述储能单元还包括电能储存模块，所述输配电单元包括储能输入通道，海上风力发电单元的电能输出端通过储能输入通道向储能单元的电能储存模块传输电能。
3.根据权利要求2所述的基于海上风电的微网多能互补系统，其特征是，输配电单元包括储能输出通道，储能单元通过所述储能输出通道向电力负荷传输所储存的电能。
4.根据权利要求1所述的基于海上风电的微网多能互补系统，其特征是，所述储能单元还包括燃气储存模块，所述输气单元包括连接至燃气发电单元的第一燃气传输通道，和连接至所述燃气储存模块的第二燃气传输通道。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于海上风电的微网多能互补系统，其特征是，微网多能互补系统还包括氢负荷，输氢单元包括负荷用氢传输通道，电解水制氢装置输出的氢气通过所述负荷用氢传输通道向氢负荷传输氢气。
6.根据权利要求1所述的基于海上风电的微网多能互补系统，其特征是，所述燃气发生器为甲烷化反应器。
7.根据权利要求1所述的基于海上风电的微网多能互补系统，其特征是，所述微网多能互补系统还包括调度中心，所述海上风力发电单元、输配电单元、电力负荷、电解水制氢单元、输氢单元、储能单元、燃气发生器以及燃气发电单元分别设有控制器，所有控制器分别与调度中心之间通信连接；调度中心通过控制器获取海上风力发电单元、输配电单元、电力负荷、电解水制氢单元、输氢单元、储能单元、燃气发生器、输气单元以及燃气发电单元的运行状态数据，根据获取到的运行状态数据向各控制器发送调度控制指令。
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| CN202220410388.2U CN217656429U (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种基于海上风电的微网多能互补系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN202220410388.2U Active CN217656429U (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种基于海上风电的微网多能互补系统 |
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|---|---|
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2022
- 2022-02-28 CN CN202220410388.2U patent/CN217656429U/zh active Active
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