本发明专利技术提供的一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理‑电解制氢组合系统和方法，利用波动性电源的富余电力同时供给电化学水处理和电解水制氢，电解水制氢的原料水从电化学处理电源所在地的原水而获得，解决了清洁电源富余地区水资源缺乏对制氢的不利影响，实现了较高的综合效益，产生的氢气具有较高的价值，可带动周边地区产业的绿色优化升级。可实现波动性电源的灵活调峰，提高电网或局部分布式用电的稳定性，增加清洁的波动电源上网空间或增加火电调峰深度。
A combined system of electrochemical water treatment-electrolysis hydrogen production and its application to peak shaving of fluctuating power supply
【技术实现步骤摘要】
适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统和方法
本专利技术涉及一种波动性电源调峰的方法，特别涉及一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统和方法。
技术介绍
近年来，风电、光伏等可再生能源发电装机发展迅速，未来波动性能源发电将占据更大的电能比例，给用电平稳和安全提出了更高的要求。通过电解制氢，将波动性可再生能源或过剩火电转化为氢气，可实现能源的大规模、长周期削峰填谷，是一种良好的平抑波动的方法。然而，我国风、光资源丰富的三北等地区往往同时面临着缺水的问题，而电解水制氢对水质要求很高，限制了在风、光富余地区利用电解水制氢调峰的大规模应用。同时，这些地区的地下水往往水质较差，含盐量、硬度较高，利用常规的膜处理方法难以处理，电厂内饮用水和生活用水往往依靠外运，极大地增加了电厂的运行成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统和方法，解决了现有的电解水制氢对水质要求高，导致电厂运行成本高的缺陷。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供的一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统，包括波动性电源、控制单元、电化学水处理单元和电解制氢单元，其中，波动性电源的信号输出端连接控制单元的信号输入端；控制单元的信号输出端连接电化学水处理单元和电解制氢单元；波动性电源的电源接出端连接电化学处理单元和电解制氢单元的电源接入端；电化学水处理单元的入水口连接电厂原水水泵的出水口；电化学水处理单元的出水口连接电解制氢单元的补水口。优选地，所述波动性电源为风电、光伏、水电或有调峰需求的火电中的一种或几种。优选地，所述控制单元包括数据获取模块、判断模块和控制模块，其中，数据获取模块从波动性电源的信号输出端接收波动性电源的实时可发电量和应发电量，并将获取的波动性电源的实时可发电量和应发电量传输到判断模块；判断模块将波动性电源的实时可发电量和应发电量进行对比，判断波动性电源是否处于限电状态，并计算限电容量；数据获取模块同时从电化学水处理单元和电解制氢单元实时获取电化学水处理和电解制氢的负荷情况，并将获取的负荷情况传输到判断模块；判断模块将波动性电源的限电容量和电化学水处理单元及电解制氢单元的实时负荷进行对比，并将对比结果传输到控制模块；控制模块向电化学水处理单元和电解制氢单元发出启动或停止以及加速或减慢的指令。优选地，电化学处理单元包括电化学除垢单元和膜处理单元，其中，电厂原水水泵的出口连接电化学除垢单元的进水口，电化学除垢单元的出水口连接膜处理单元的进水口，膜处理单元的浓水出水口连接电化学除垢单元的进水口，膜处理单元的淡水出水口连接电解制氢单元的补水口。优选地，电解制氢单元包括电解制氢设备，电解制氢设备是碱性水电解制氢设备、固体聚合物电解制氢设备和固体氧化物电解制氢设备中的一种或几种。一种利用电化学水处理-电解制氢组合系统进行波动性电源调峰的方法，基于所述的一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统，包括以下步骤：通过波动性电源的信号输出端向控制单元传递电源实时可发电量和应发电量；控制单元根据接收到的可发电量和应发电量判断电源限电状态；控制单元获取电化学水处理单元和电解制氢单元的电化学水处理及电解制氢的实时负荷；并将波动性电源的限电容量和电化学水处理及电解制氢的实时负荷进行对比；控制单元根据对比结果控制电化学水处理单元和电解制氢单元的启动、停止、加速或减慢。优选地，控制单元根据接收到的可发电量和应发电量判断电源限电状态的具体方法是：若实时可发电量小于或等于应发电量，电源不处于限电状态；若实时可发电量大于应发电量，电源处于限电状态。优选地，控制单元将波动性电源的限电容量和电化学水处理及电解制氢的实时负荷进行对比的具体方法是：若限电容量小于实时负荷，控制单元向电化学水处理单元和电解制氢单元发出停止或减慢的指令；若限电容量大于实时负荷，控制单元向电化学水处理单元和电解制氢单元发出启动或加速的指令。若限电容量等于实时负荷，控制单元向电化学水处理单元和电解制氢单元发出功率不变的指令。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统和方法，利用波动性电源的富余电力同时供给电化学水处理和电解水制氢，电解水制氢的原料水从电化学处理电源所在地的原水而获得，解决了清洁电源富余地区水资源缺乏对制氢的不利影响，实现了较高的综合效益，产生的氢气具有较高的价值，可带动周边地区产业的绿色优化升级。可实现波动性电源的灵活调峰，提高电网或局部分布式用电的稳定性，增加清洁的波动电源上网空间或增加火电调峰深度；利用波动性电源的富余电量实现水的纯化，可为缺水提取提供清洁安全的饮用、生活水源，实现能源的高效利用，降低电厂运行成本；附图说明图1是本专利技术适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统和方法的流程图。图2是本专利技术的系统中电化学处理单元的示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，本专利技术提供的一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统，包括波动性电源1、控制单元2、电化学水处理单元3和电解制氢单元4，其中，波动性电源1的信号输出端连接控制单元2的信号输入端；控制单元2连接电化学水处理单元3和电解制氢单元4，向电化学水处理单元3和电解制氢单元4发出控制指令；波动性电源1的电源接出端连接电化学处理单元3和电解制氢单元4的电源接入端；电化学水处理单元3的入水口连接电厂原水水泵的出水口；电化学水处理单元3的出水口连接电解制氢单元4的补水口。所述波动性电源1为风电、光伏、水电或有调峰需求的火电中的一种或几种。所述波动性电源1的信号输出包括波动性电源的实时可发电量和应发电量，据此可计算出电源的限电情况。应发电量根据电网的调度、调峰需求或用户负荷需求确定。所述波动性电源1的电源接出端与电化学处理单元3和电解制氢单元4的电源接入端之间配备合适容量的变压器和隔离保护设施。所述控制单元2包括数据获取模块、判断模块和控制模块，其中，数据获取模块从波动性电源1的信号输出端接收波动性电源1的实时可发电量和应发电量，并将获取的波动性电源1的实时可发电量和应发电量传输到判断模块；判断模块将波动性电源的实时可发电量和应发电量进行对比，判断波动性电源是否处于限电状态，并计算限电容量；数据获取模块同时从电化学水处理单元3和电解制氢单元4实时获取电化学水处理和电解制氢的负荷情况，并将获取的负荷情况传输到判断模块；判断模块将波动性电源1的限电容量和电化学水处理单元3及电解制氢单元4的实时负荷进行对比，并将对比结果传输到控制模块；控制模块向电化学水处理单元3和电解制氢单元4发出启动或停止以及加速或减慢的指令。如图2所示，所述电化学处理单元3包括电化学除垢单元a和膜处理单元b，其中，电化学除垢单元a包括整流器、电化学装置和刮垢装置，整流器用于将电源接入端的交流电转变为适合电化学装置的直流电，电化学装置包括较大面积的阴极和高活性阳极，电厂原水中的硬度离子在直流电作用下移动到阳极，与水还原产生的氢氧根离子和碳酸根离子结合形成结垢物质；刮垢装置用于将阴极产生的结垢物质定期除去，以保持电极的活性。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理‑电解制氢组合系统，其特征在于，包括波动性电源(1)、控制单元(2)、电化学水处理单元(3)和电解制氢单元(4)，其中，波动性电源(1)的信号输出端连接控制单元(2)的信号输入端；控制单元(2)的信号输出端连接电化学水处理单元(3)和电解制氢单元(4)；波动性电源(1)的电源接出端连接电化学处理单元(3)和电解制氢单元(4)的电源接入端；电化学水处理单元(3)的入水口连接电厂原水水泵的出水口；电化学水处理单元(3)的出水口连接电解制氢单元(4)的补水口。
【技术特征摘要】
1.一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统，其特征在于，包括波动性电源(1)、控制单元(2)、电化学水处理单元(3)和电解制氢单元(4)，其中，波动性电源(1)的信号输出端连接控制单元(2)的信号输入端；控制单元(2)的信号输出端连接电化学水处理单元(3)和电解制氢单元(4)；波动性电源(1)的电源接出端连接电化学处理单元(3)和电解制氢单元(4)的电源接入端；电化学水处理单元(3)的入水口连接电厂原水水泵的出水口；电化学水处理单元(3)的出水口连接电解制氢单元(4)的补水口。2.根据权利要求1所述的一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统，其特征在于，所述波动性电源(1)为风电、光伏、水电或有调峰需求的火电中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统，其特征在于，所述控制单元(2)包括数据获取模块、判断模块和控制模块，其中，数据获取模块从波动性电源(1)的信号输出端接收波动性电源(1)的实时可发电量和应发电量，并将获取的波动性电源(1)的实时可发电量和应发电量传输到判断模块；判断模块将波动性电源的实时可发电量和应发电量进行对比，判断波动性电源是否处于限电状态，并计算限电容量；数据获取模块同时从电化学水处理单元(3)和电解制氢单元(4)实时获取电化学水处理和电解制氢的负荷情况，并将获取的负荷情况传输到判断模块；判断模块将波动性电源(1)的限电容量和电化学水处理单元(3)及电解制氢单元(4)的实时负荷进行对比，并将对比结果传输到控制模块；控制模块向电化学水处理单元(3)和电解制氢单元(4)发出启动或停止以及加速或减慢的指令。4.根据权利要求1所述的一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统，其特征在于，电化学处理单元(3)包括电化学除垢单元(a)和膜处理单元(b)，其中，电厂原水水泵的出口连接电化学除垢单元(a)的进水口，电化学除垢单元(a)的出水口连接膜处理单元(b)的进水口，膜处...
【专利技术属性】
技术研发人员：张畅，任志博，余智勇，王广，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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