一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统技术方案

本实用新型专利技术公开的一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统，包括若干组相并联的风力发电单元，每个风力发电单元均通过负极性母线、正极性母线连接电解槽单元且形成闭合回路；风力发电单元包括相互串联的风力发电机、整流装置和开关a。本实用新型专利技术一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统，通过系统的并联方式分别实现了风力发电机的分散布置和电解槽的集中布置，从而优化了系统结构，提高了系统的可靠性，同时也方便了平时的运行维护，有很好的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统
本技术属于风能制氢设备
，具体涉及一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统。
技术介绍
目前，随着我国能源结构的逐步调整，风电、光伏等新能源发电方式正高速发展，在我国发电装机容量中的占比也越来越高。然而，由于风电、光伏等发电方式受自然因素的制约较为严重，受风速、光照的影响较大，呈现出较强的随机性和不可控性，导致其发电的稳定性差，不如传统火电，对电网的运行造成了较多的不利影响，主要体现在电网的无功以及有功平衡调度方面。因此导致在我国的北方部分地区、特别是西北地区出现了较为严重的“弃风、弃光”现象，造成了能源的浪费。氢能作为一种清洁能源，其来源十分广泛，具有热值高、能量密度大、易于储存等优点，同时其燃烧产物对环境无任何污染，因此如果利用风力发电产生的电能来制取氢能，则既可以实现风能的充分利用，又能减少“弃风”现象的产生，实现资源的充分利用。由于风力发电机的布置需要根据现场地形条件，同时还要减少风机尾流的影响，因此风机之间需留有一定的行距和列距，通常采用分散布置。而目前已有的风能制氢装置均采用的是单个风机驱动单个制氢电解槽的方式，对于大规模的风力发电场而言，以该种方式运行会导致维护和检修的工作量巨大，因此无法大规模应用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统，解决了现有风能制氢系统中风力发电机和电解槽一对一设置，维修工作量大，不适用大规模的风力发电场的问题。本技术所采用的技术方案是，一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统，包括若干组相并联的风力发电单元，每个风力发电单元均通过负极性母线、正极性母线连接电解槽单元且形成闭合回路；风力发电单元包括相互串联的风力发电机、整流装置和开关a。本技术的特征还在于，电解槽单元具体为单极式电解槽单元。电解槽单元包括密封的壳体，壳体内通过竖直的密封单元依次分隔成的若干单个电解室，每个电解室顶部对应的壳体上穿过一个套管，电解室按照阳极室、阴极室顺序依次交替循环排列；阳极室包括开关b，开关b通过正极性母线连接阳极电极，正极性母线穿过对应的套管；阴极室包括开关c，开关c通过负极性母线连接阴极电极，负极性母线穿过对应的套管。每个电解室侧壁底部对应壳体底端还设置补水口。每个电解室侧壁对应壳体还设置有液位观察窗。密封单元包括从上到下相互连接的隔板和隔膜。阳极室侧壁顶部对应壳体上设置有氧气通气孔；阴极室侧壁顶部对应壳体上设置有氢气通气孔；氧气通气孔和氢气通气孔分别位于壳体的两侧。本技术的有益效果是：本技术一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统，通过系统的并联方式分别实现了风力发电机的分散布置和电解槽的集中布置，从而优化了系统结构，提高了系统的可靠性，同时也方便了平时的运行维护，有很好的实用价值。附图说明图1是本技术一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统的电路图；图2是本技术一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统的结构示意图；图3是本技术一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统中电解槽单元的侧视图；图4是本技术一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统中电解槽单元的俯视图。图中，1.风力发电机，2.整流装置，3.开关a，4.负极性母线，5.正极性母线，6.壳体，7.隔板，8.套管，9.液位观察窗，10-1.阳极电极，10-2.阴极电极，11.电解液，12.隔膜，13.补水口，14.氧气通气孔，15.开关b，16.开关c，17.氢气通气孔。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统，如图1所示，包括若干组相并联的风力发电单元，每个风力发电单元均通过负极性母线4、正极性母线5连接电解槽单元且形成闭合回路。风力发电单元将风能转换为电解水所需的电能。风力发电单元包括相互串联的风力发电机1、整流装置2和开关a3。每个风力发电机1产生的电能先经整流装置2整流变为直流电，随后相互并联以提高整个风力发电单元的功率，以满足大规模电解的能量消耗。整流装置2具体为整流器，把交流电转换成直流电的装置。为了方便在系统运行时的维护检修，在每个风力发电机1和整流装置2的两侧均设置有开关a3，需要对某个风力发电机1或整流装置2进行检修时，断开两侧的开关a3以实现在整个系统不停机的情况下进行检修维护。在现场应用时，与风力发电机1的分散布置不同，整流装置和开关等部件可以集中布置，能极大地减轻运维的工作量。如图2所示，电解槽单元具体为单极式电解槽单元，具体包括密封壳体6，壳体6内通过竖直的密封单元依次分隔成的若干单个电解室，每个电解室顶部对应的壳体6上穿过一个套管8，电解室按照阳极室、阴极室依次交替循环排列；阳极室包括开关b15，开关b15通过正极性母线5连接阳极电极10-1，正极性母线5穿过对应的套管8，阳极室用于生成氧气；阴极室包括开关c16，开关c16通过负极性母线4连接阴极电极10-2，负极性母线4穿过对应的套管8，阴极室用于生成氢气。如图3所示，每个所述电解室侧壁底部对应壳体6底端还设置补水口13，以便能及时补充电解槽内的电解液；每个电解室侧壁对应壳体6还设置有液位观察窗9，通过液位观察窗9观察电解液11的液位高度，在运行中始终保持电解液的液位高于隔膜12位置，以确保相邻两个电极附近产生的氧气和氢气不发生混合，生成的氧气与氢气分别从电解室的两侧送出。密封单元包括从上到下相互连接的隔板7和隔膜12，为了防止工作时电解产生的H2和O2发生混合。如图4所示，阳极室侧壁顶部对应壳体6上设置有氧气通气孔14；阴极室侧壁顶部对应壳体6上设置有氢气通气孔17；氧气通气孔14和氢气通气孔17分别位于壳体6的两侧。本技术一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统的工作过程如下：系统工作时，风力发电机1产生电能，随后经整流装置2整流后相互并联，经负极性母线4、正极性母线5与电解槽单元相连，为电解制氢提供电能。电流经过母线分别流向各个电解室的电极，随后在电流的作用下电解液11在电极附近分别生成H2与O2，产生的气体分别从电解槽单元的两侧流出。本技术一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统，通过系统的并联方式分别实现了风力发电机的分散布置和电解槽的集中布置，从而优化了系统结构，提高了系统的可靠性，同时也方便了平时的运行维护。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统，其特征在于，包括若干组相并联的风力发电单元，每个所述风力发电单元均通过负极性母线(4)、正极性母线(5)连接电解槽单元且形成闭合回路；/n所述风力发电单元包括相互串联的风力发电机(1)、整流装置(2)和开关a(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统，其特征在于，包括若干组相并联的风力发电单元，每个所述风力发电单元均通过负极性母线(4)、正极性母线(5)连接电解槽单元且形成闭合回路；
所述风力发电单元包括相互串联的风力发电机(1)、整流装置(2)和开关a(3)。


2.根据权利要求1所述的一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统，其特征在于，所述电解槽单元具体为单极式电解槽单元。


3.根据权利要求1或2所述的一种适用于大规模的风力发电场的风能制氢系统，其特征在于，所述电解槽单元包括密封的壳体(6)，所述壳体(6)内通过竖直的密封单元依次分隔成的若干单个电解室，每个电解室顶部对应的壳体(6)上穿过一个套管(8)，电解室按照阳极室、阴极室顺序依次交替循环排列；
所述阳极室包括开关b(15)，开关b(15)通过正极性母线(5)连接阳极电极(10-1)，所述正极性母线(5)穿过对应的套管(8)；
所述阴极室包括开关c(16)，开关c...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艺博，赵丰，温福新，梁锐，牛宗涛，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北电力试验研究院，
类型：新型
国别省市：陕西;61