CN218850454U - 一种耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，系统由光伏阵列、电源舱、氢源舱三个部分组成，设置电、气、水、热、风等负载回路，其特征在于，系统以电源舱为核心，分别连接光伏阵列、氢源舱、电网后组成多能互补一体化集成系统，对外提供供电接口给负载供电。

Description

一种耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统

技术领域

本实用新型涉及多能互补技术领域，具体涉及一种耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统。

背景技术

针对西北地区昼夜温差大、海拔高的特点，发展西北地区光伏消纳的产业和技术，是解决制约其经济和产业发展的共性关键问题。通过储电、储气以及气电转换技术等多能互补系统，形成可规模化复制的模块化消纳技术方案以及产品，验证其在不同场景下的技术经济性，有效推动双碳场景下的高寒高海拔地区的新能源发展和电网稳定性。

为解决上述需求，通过光储氢等多种新能源输入和多功能负载输出的集成设计，开展耐宽温移动式的光储氢水气热多能互补一体化集成系统的设计和研制开发是当前重点关注点。

实用新型内容

为了解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供了一种耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，该系统集成了光储氢等新能源接入，和电水气热等多类型负载，采用模块化移动式集成方式，充分考虑宽温域使用范围，具有普适性强，耐久性好，集成化程度高等优点。

本申请提供了一种耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，包括：光伏阵列、电源舱和氢源舱；所述光伏阵列的直流电输出端与所述电源舱的直流电输入端连接，所述氢源舱的直流电输出端与所述电源舱的直流电输入端连接，所述电源舱的交流电输出端与负载的交流电输入端连接。

可选地，所述电源舱的交流电输出端与所述氢源舱的交流电输入端连接。

可选地，所述电源舱与所述氢源舱通讯连接。

可选地，还包括：电网；所述电网的交流电输出端与所述电源舱的交流电输入端连接。

可选地，所述光伏阵列包括串并联的若干个光伏组件。

可选地，所述电源舱包括锂电储能系统。

可选地，所述锂电储能系统包含电池簇、高压箱、电池管理系统、热管理系统、能量管理系统、光储一体机、配电单元、集装箱体、消防系统和空调系统。

所述电池簇包括由锂离子电池串并联组成的电池模组、电池管理系统、热管理系统、高压箱等组成。其中，电池模组与电池管理系统通过采集线和动力线相连，电池管理系统与热管理系统通过动力线和通讯线相连，电池管理系统与高压箱通过动力线相连。

电池簇中的电池管理系统与能量管理系统通过通讯线相连。

电池簇中的高压箱与光储一体机通过动力线相连。

光储一体机与配电单元通过动力线相连。

光储一体机与能量管理系统通过通讯线相连。

能量管理系统、消防系统、空调系统通过通讯线和动力线与配电单元相连。

电池簇、能量管理系统、光储一体机、配电单元、消防系统和空调系统均置于集装箱体内部。

当并网状态下市电充电时，市电通过配电单元、光储一体机、高压箱、电池管理系统之间的动力线给电池单体充电；当电池管理系统识别到电池充满电时，通过通讯线给能量管理系统发送信号，并由能量管理系统控制光储一体机停止充电。

当离网条件下光伏充电时，光伏通过光储一体机、高压箱、电池管理系统之间的动力线给电池单体充电；电池管理系统识别到电池充满电时，通过通讯线给能量管理系统发送信号，并由能量管理系统控制光储一体机停止充电。

当并网状态下电池放电时，依次通过电池管理系统、高压箱、光储一体机、配电单元之间的动力线给电网供电；电池管理系统识别到电池放空电时，通过通讯线给能量管理系统发送信号，并由能量管理系统控制光储一体机停止放电。

当离网状态下电池放电时，依次通过电池管理系统、高压箱、光储一体机、配电单元之间的动力线给负载供电；电池管理系统识别到电池放空电时，通过通讯线给能量管理系统发送信号，并由能量管理系统控制光储一体机停止放电。

当能量管理系统识别到环境温度过低或过高时，通过通讯线经电池管理系统给热管理系统下达工作命令；电池管理系统通过动力线给热管理系统供电，以维持热管理系统的持续工作。

其中，配电单元通过动力线给能量管理系统、消防系统、空调系统供电，其中能量管理系统需持续供电；当能量管理系统识别到环境温度过高或过低时，通过通讯线经配电单元给空调系统下达工作命令；当能量管理系统识别到有热失控风险时，通过通讯线经配电单元给消防系统下达工作命令。

可选地，所述电池簇内电池模组配置有加热带，当系统需要温度低于-20℃放电或温度低于0℃充电时，则启动加热带，且在加热过程中电池模组最大温差不高于15℃。

可选地，所述氢源舱包括制氢装置、储氢装置、燃料电池装置和配电装置。

制氢装置通过通讯线和气体传输管道与储氢装置相连；储氢装置通过通讯线和气体传输管道与燃料电池装置相连；制氢装置、储氢装置、燃料电池装置通过通讯线和动力线与配电装置相连；控制系统通过通讯线与制氢装置、储氢装置、燃料电池装置、配电装置相连；其中，配电装置由电源舱供电；当电源舱给氢源舱供电时，控制系统通过通讯线分别给制氢装置、储氢装置下达工作命令，并由配电装置通过动力线给制氢装置、储氢装置持续供电；当氢源舱给电源舱供电时，控制系统通过通讯线分别给储氢装置、燃料电池装置下达工作命令，并由配电装置通过动力线给储氢装置、燃料电池装置持续供电。

可选地，所述氢源舱与所述电源舱之间配置有直流回路、交流回路和通讯回路。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1、本实用新型专利提供的一种光储氢水气热多能互补一体化集成系统集成了光伏、氢能、储能等短时、长时供能设计，并且电源舱满足电、气、水、热、风等负载的动态供能，有效提升了多能互补的应用示范效果；

2、本系统配置了加热带和空调系统，以及采用模块化集成设计理念，有效保障了系统的可移动性、耐宽温特性；

3、本系统可实现高海拔、宽温度范围场景使用，可为后续标准化、模块化设计提供参考依据。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请专利实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请专利的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式，但是应该理解的是，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种部件，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的部件彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一部件也可以被称为第二部件，类似地，第二部件也可以被称为第一部件。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请实施例提供了一种耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，系统由光伏阵列、电源舱、氢源舱三个部分组成，设置电、气、水、热、风等负载回路，其特征在于，系统以电源舱为核心，分别连接光伏阵列、氢源舱、电网后组成多能互补一体化集成系统，对外提供供电接口给负载供电。

本实施例中，光伏阵列主要由光伏组件串并联组成，与电源舱相连，主要功能是光伏发电的光电能量转换和直流电能汇集功能，将电能传输到电源舱内的光储一体机；

本实施例中，电源舱主要由锂电储能系统组成，与电网、光伏阵列、氢源舱和负载相连，主要实现锂电储能系统及其管理控制功能、光伏直流电的转换功能、与电网连接的并离网工作、与氢源舱连接的氢能控制和电能交互，最后内部配置配电功能、提供供电接口给外界负载供电。

本实施例中，多能互补一体化集成系统整体的测控、多能系统控制策略、开关保护等协调控制总控功能均在电源舱内实现，系统辅助供电在电源舱内实现。

本实施例中，多能系统控制策略具体包括：优先消纳和使用光伏电能，短时间尺度内采用锂电进行能量存储，长时间尺度上通过氢源舱制氢、储氢进行电能的储存，根据负载功率需求协调使用氢能+燃料电池发电和锂电放电供给负载使用、控制发电和用电的长期能量平衡。系统与电网连接，可以控制实现并网和离网、并网充电、并网放电、离网功率平衡等工作模式。

本实施例中，电源舱内锂电储能系统包含电池簇、高压箱、电池管理系统(BMS)、热管理系统、能量管理系统(EMS)、光储一体机(PCS)、配电单元、集装箱体、消防系统、空调系统，实现储能子系统的闭环管理控制。

本实施例中，电池簇内电池模组配置有加热带，当系统需要温度低于-20℃放电或温度低于0℃充电时，则启动加热带，且在加热过程中电池模组最大温差不高于15℃。

本实施例中，消防系统包括锂电池灭火装置、氢气浓度检测装置和氢气排风系统，分级对各装置的“电、气、热、水”等要素进行实时监测，当超出限制值时主动调整，在调整失效或不及时的情况下启动保护，实现系统稳定、安全、可靠运行。

本实施例中，氢源舱主要包括制氢装置、储氢装置、燃料电池装置、配电装置，与电源舱相连，主要实现电转氢、储氢、氢转电的功能实现及其关联控制功能。

本实施例中，氢源舱与电源舱之间配置有直流回路、交流回路和通讯回路。

本实施例中，在电能有余量时，启动制氢装置将电能转成氢能，再协调控制氢装置与储氢装置使电能转成为氢能；在需要电能时，启动燃料电池装置将氢能转换成电能，协调控制储氢装置释放氢能给燃料电池。燃料电池将氢能转换为电能，同时配置配电装置，将电压转换至储能电池簇电压，对储能电池簇进行充电。

本实施例中，电回路、气回路、水回路、热回路、风回路需要根据运行情况实现系统的各要素平衡。

本实施例中，多能互补一体化集成系统中电源舱与氢源舱间的接口以及舱内设备间的电、气、热、通信等接口和通讯协议均采用标准化规范化设计。

本实施例中，多能互补一体化集成系统具备抗沙、抗尘设计，并设置水箱存储系统用水。

本实施例中，多能互补一体化集成系统中光伏阵列、电池簇、配电单元、控制系统均采用模块化理念设计集成。

本实施例中，多能互补一体化集成系统在海拔高于2000m时，光储一体机降功率运行。优选地，功率减半使用。

以上所述，仅为本申请的实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和范围之内做出的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，其特征在于，包括：光伏阵列、电源舱和氢源舱；所述光伏阵列的直流电输出端与所述电源舱的直流电输入端连接，所述氢源舱的直流电输出端与所述电源舱的直流电输入端连接，所述电源舱的交流电输出端与负载的交流电输入端连接。

2.如权利要求1所述的耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，其特征在于，所述电源舱的交流电输出端与所述氢源舱的交流电输入端连接。

3.如权利要求1所述的耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，其特征在于，所述电源舱与所述氢源舱通讯连接。

4.如权利要求1所述的耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，其特征在于，还包括：电网；所述电网的交流电输出端与所述电源舱的交流电输入端连接。

5.如权利要求1所述的耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，其特征在于，所述光伏阵列包括串并联的若干个光伏组件。

6.如权利要求1所述的耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，其特征在于，所述电源舱包括锂电储能系统。

7.如权利要求6所述的耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，其特征在于，所述锂电储能系统包含电池簇、高压箱、电池管理系统、热管理系统、能量管理系统、光储一体机、配电单元、集装箱体、消防系统和空调系统。

8.如权利要求7所述的耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，其特征在于，所述电池簇内电池模组配置有加热带，当系统需要温度低于-20℃放电或温度低于0℃充电时，则启动加热带，且在加热过程中电池模组最大温差不高于15℃。

9.如权利要求1所述的耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，其特征在于，所述氢源舱包括制氢装置、储氢装置、燃料电池装置和配电装置、控制系统。

10.如权利要求1所述的耐宽温移动式光储氢水气热多能互补一体化集成系统，其特征在于，所述氢源舱与所述电源舱之间配置有直流回路、交流回路和通讯回路。

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