一种基于电解制氢的电网调频系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于电解制氢的电网调频系统，其包括电网调度平台，所述电网调度平台与位于发电侧的AGC调频控制模块和位于负荷侧的负荷侧调频控制模块相连接，所述AGC调频控制模块和所述负荷侧调频控制模块分别与调节单元相连接，所述调节单元包括电解制氢装置和氢气储存装置。本实用新型专利技术可实现供电功率可以从50％负荷到100％随意随时的快速变动，实现电网的调频服务。

A power grid frequency modulation system based on electrolytic hydrogen production

The utility model discloses a power grid frequency modulation system based on electrolytic hydrogen production, which comprises a power grid dispatching platform which is connected with an AGC frequency modulation control module on the generation side and a load side frequency modulation control module on the load side. The AGC frequency modulation control module and the load side frequency modulation control module are respectively connected with the power grid dispatching platform. The regulating unit is composed of an electrolytic hydrogen production device and a hydrogen storage device. The utility model can realize the quick change of power supply power from 50% load to 100% at any time, and realize the frequency modulation service of the power grid.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电解制氢的电网调频系统
本技术涉及电网调频领域，具体是一种基于电解制氢的电网调频系统。
技术介绍
近年来随着中国国民经济的飞速发展，人们对电力的需求也急剧增加，峰谷差日益增大。中国电力供应峰谷比约为10/0.7，远高于一般发展中国家的平均水平的1/0.63，比美国1/0.25的峰谷比高得多，因此中国发电厂中发电机组的调峰任务艰巨。发电机组的调频能力是维护电网功率平衡和安全稳定的第一道重要屏障，其调节能力和性能对电网的动态稳定性显得尤为重要。此外，由于风能、核能等电源的飞速发展，相对降低了电网的自调节能力，大规模接入的风电机组甚至引入了额外的随机功率扰动，使电网稳定性进一步恶化。合理规范并监测机组调频参数和性能，保障机组良好的调频能力，对电网的安全稳定运行和未来智能电网环境下的优化调度具有重要的意义。目前火力发电厂中发电机组的自动发电控制(AutomaticGainControl，简称AGC)、调频性能是发电机组涉网性能中的2个重要方面，其中，自动发电(AGC)控制是能量管理系统(EMS)的重要组成部分，其主要是按电网高度中心的控制目标将指令发送给有关发电厂或机组，通过电厂或机组的自动控制调节装置，实现对发电机功率的自动控制。我国的调频电源主要为火电机组，其缺点是响应时滞长、机组爬坡速率低，不能准确跟踪自动发电(AGC)控制指令，有时甚至会造成对区域控制误差的反方向调节；同时，由于一次调频死区等非线性环节的存在，传统的AGC线性模型控制方式不能实现良好的动态调节性能。火电机组性能不同则其响应速率不同，造成调节效果千差万别，因此若需增加系统调节容量，也并非大量增加调频火电机组为好。目前发电机组主要通过锅炉、汽轮机的协调控制，依靠增、减燃料量，开大或关小汽轮机调门来响应电网的需求，但是由于锅炉存在迟延，机组负荷响应始终存在局限性，此外，汽轮机为确保有调节裕量，调门也无法保持全开状态，限制了调节的深度。目前大多数发电厂采用数字式电液(DEH)控制系统，为了负荷的稳定和考核的需要，避免发电机组随频率变动而频繁进行调节，影响负荷的稳定，将汽轮机转速调节系统的一次调频死区设置的比较大，一次调频的作用几乎不存在，使得电网的频率主要靠二次调频来维持。研究表明，在突发性事故和大的负荷(功率)扰动时，很多机组尽管具有调节负荷的能力，但对频率偏差的调频响应几乎为零，此时就会出现频率大幅度波动甚至发生系统崩溃的恶性事故。近年来，随着清洁能源发电需求的日益增长，氢气逐渐成为电能存储的理想载体。电解水制氢是一种高效、清洁的制氢技术，其制氢工艺简单，产品纯度高，氢气、氧气纯度一般可达99.9％，是最有潜力的大规模制氢技术。通过将清洁能源发电经过电解水制氢技术，将清洁能源产生的电能转化为氢能进行储存，并且根据实际需要，还可通过后续化工过程将氢能转化为甲烷、甲醇及其他液态燃料等。目前我国氢气年产量已逾千万吨规模，位居世界第一。工业规模的制氢方法主要包括甲烷蒸汽重整和电解水制氢，其中电解水制氢的产量约占世界氢气总产量4％。尽管甲烷蒸汽重整是目前最经济的制氢方法，但其在生产过程中不仅消耗大量化石燃料，而且产生大量二氧化碳。电解水制氢工艺过程简单，产品纯度高，通过采用清洁能源作为能量来源，可现氢气的高效、清洁、大规模制备，该技术也可以用于CO2的减排和转化，具有较为广阔的发展前景。目前的电解水制氢方法主要有三种：碱性电解水制氢，固体聚合物电解水制氢，及高温固体氧化物电解水制氢。碱性电解水制氢是目前非常成熟的制氢方法，目前为止，工业上大规模的电解水制氢基本上都是采用碱性电解制氢技术，该方法工艺过程简单，易于操作。电解制氢的主要能耗为电能，每立方米氢气电耗约为4.5～5.5kWh，电费占整个电解制氢生产成本的80％左右。因此，电解水制氢技术特别适用于风力发电等清洁能源发电的能源载体。
技术实现思路
有鉴于现有技术中存在的上述问题，本技术提供一种基于电解制氢的电网调频系统和方法。为解决上述问题，本技术的技术方案如下：本技术提供一种基于电解制氢的电网调频系统，其包括电网调度平台，所述电网调度平台与位于发电侧的AGC调频控制模块和位于负荷侧的负荷侧调频控制模块相连接，所述AGC调频控制模块和所述负荷侧调频控制模块分别与调节单元相连接，所述调节单元包括电解制氢装置和氢气储存装置。作为优选，位于发电侧和/或负荷侧的所述电解制氢装置产生的氢气直接燃烧发电或者被输送至氢气储存装置中储存。作为优选，产生的氢气还输送至供应加氢站、供应天然气管网或者作为燃料用于供热。作为优选，位于发电侧的电解制氢装置与发电侧电源接线相连接，发电侧电源接线连接至发电机组。作为优选，电解制氢装置是碱性水溶液电解制氢槽、质子膜电解槽、固体聚合物电解槽或高温固体氧化物电解槽中的至少一种。作为优选，氢气储存装置将氢气以氢油形式、高压气态形式、超低温液氢形式中至少一种进行存储。作为优选，还包括燃料电池发电装置。作为优选，燃料电池发电装置是高分子电解质膜、碱性、磷酸、熔融碳酸盐或固体氧化物燃料电池中的至少一种。本技术涉及的基于电解制氢的电网调频系统直接减小了火电厂的上网电量，为电网全年提供调峰负荷，间接利用了弃风弃光弃水弃核电力，缓解了电网平衡和峰谷差问题，将电解制氢制氧设备生产的氢气和部分氧气送入煤粉锅炉燃烧，可以实现大型火电机组锅炉的低负荷稳燃，从而提高锅炉低负荷调峰的负荷范围，加大火电机组的调峰能力，采用电解制氢装置的耗电量可以实现无级调节，即其供电功率可以从50％负荷到100％随意随时的快速变动，可以实现电网的调频服务。本技术的基于电解制氢的电网调频系统在负荷侧应用可以与未来的加氢站或负荷侧调频站相结合，利用调频电负荷生产的氢气既可以用于燃料电池汽车，也可以用于分户燃料电池热电联产小机组，还可以打入城市天然气管道，还可以用于氢气燃烧锅炉满足负荷侧供暖需求。附图说明图1是本技术涉及的基于电解制氢的电网调频系统的示意图。附图标记：1、电网调度平台；2、电解制氢装置；3、氢气储存装置；4、燃料电池发电装置；5、发电侧电源接线；6、负荷侧电网接线；7、AGC调频控制模块；8、负荷侧调频控制模块。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术涉及的基于电解制氢的电网调频系统运用在火力发电厂中，在火力发电厂中设有煤粉锅炉、汽轮机和发电机组，本技术的主要思路是通过将电解制氢技术分别运用在火力发电厂的发电侧和负荷侧，利用电解制氢装置耗电负荷的变化，一般是电解制氢槽的耗电负荷的变化满足电网快速的调频辅助服务需求。实施例1：如图1所示，图1示出了一种运用在火电厂内的基于电解制氢的电网调频系统的示意图。下面根据具体实施例对本技术的技术方案进行详细介绍。本实施例涉及的基于电解制氢的电网调频系统包括电网调度平台1以及调节单元，该调节单元可以置于发电侧，也可以置于负荷侧，还可以在发电侧和负荷侧都进行布置，电网调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电解制氢的电网调频系统，其包括电网调度平台，所述电网调度平台与位于发电侧的AGC调频控制模块和位于负荷侧的负荷侧调频控制模块相连接，所述AGC调频控制模块和所述负荷侧调频控制模块分别与调节单元相连接，所述调节单元包括电解制氢装置和氢气储存装置。

【技术特征摘要】
1.一种基于电解制氢的电网调频系统，其包括电网调度平台，所述电网调度平台与位于发电侧的AGC调频控制模块和位于负荷侧的负荷侧调频控制模块相连接，所述AGC调频控制模块和所述负荷侧调频控制模块分别与调节单元相连接，所述调节单元包括电解制氢装置和氢气储存装置。2.根据权利要求1所述的基于电解制氢的电网调频系统，其特征在于，位于发电侧和/或负荷侧的所述电解制氢装置产生的氢气直接燃烧发电或者被输送至所述氢气储存装置中储存。3.根据权利要求2所述的基于电解制氢的电网调频系统，其特征在于，所述产生的氢气还输送至供应加氢站、供应天然气管网或者作为燃料用于供热。4.根据权利要求3所述的基于电解制氢的电网调频系统，其特征在于，位于发电侧的所述电解制...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔华，杨豫森，徐波，谭智，陈辉，
申请(专利权)人：赫普科技发展北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11