一种海上风电-氢-淡联产系统及其能量管理方法技术方案

本发明专利技术涉及一种海上风电

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电
‑
氢
‑
淡联产系统及其能量管理方法


[0001]本专利技术涉及海上风力发电弃风消纳相关
，特别是涉及一种海上风电制氢，并利用制氢余热进行海水淡化的系统及其能量管理方法。

技术介绍

[0002]海上风电因其随机性、波动性和不可控性等特点，容易产生大量弃风。为解决此问题，常利用电解制氢方法，将弃风转化为氢能储存起来。但在电解制氢过程中，由于电极、电解液、隔膜存在电阻，电能除了通过电极的催化作用产生氢气、氧气外，还会导致一部分热能损失，使得电能整体转换效率下降。

技术实现思路

[0003]为了解决上述
技术介绍
所存在的至少一技术问题，本专利技术提供一种海上风电制氢，并利用制氢余热进行海水淡化的系统及其能量管理方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0005]第一方面，本专利技术一种海上风电
‑
氢
‑
淡联产系统，包括海上风电场、蓄电池、电解制氢子系统、氢燃料电池、海水淡化子系统及辅助海水淡化子系统；其中，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电
‑
氢
‑
淡联产系统，其特征在于，包括海上风电场、蓄电池、电解制氢子系统、氢燃料电池、海水淡化子系统及辅助海水淡化子系统；其中，所述海上风电场用于通过风力发电机组将海上风能转换成电能，提供电解制氢、辅助海水淡化子系统及海岛电力负荷系统所需电力，蓄电池存储剩余电能；所述蓄电池用于消纳海上风电场中的高频部分，并在海岛电力负荷系统供电量不足时支撑海岛电力负荷系统用电；所述电解制氢子系统通过电解槽将电能转换成氢能，并储存在储氢罐中，电解过程中产生的余热用作海水淡化子系统所需热量；所述氢燃料电池用于在风电谷值或者用电高峰时，将氢气转换成电能，与所述蓄电池一起支撑海岛电力负荷系统用电。2.如权利要求1所述海上风电
‑
氢
‑
淡联产系统，其特征在于，所述辅助海水淡化子系统利用电法制淡在电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，分离出淡水。3.如权利要求1或2所述的海上风电
‑
氢
‑
淡联产系统，其特征在于，所述海水淡化子系统利用热法制淡，将海水通过集热系统加热，加热后输出到第一级闪蒸室，形成的蒸汽冷凝后产生淡水，使热海水依次流经多个温度、压力逐渐降低的闪蒸室，逐级蒸发冷凝产生淡水。4.如权利要求1所述的的海上风电
‑
氢
‑
淡联产系统，其特征在于，所述电解制氢子系统允许正常工作的最小电解功率定义为P
e,min
；储氢罐允许最小释放至SoC
ht,min
；假定电解制氢过程中热耗散占制氢功率P
h2
的λ倍，在不考虑热损失的情况下，用于制淡的功率可表示为λ
×
P
h2
，电解产生的氢供用户燃烧或供给氢燃料电池。5.一种能量管理方法，所述方法基于权利要求1所述的海上风电
‑
氢
‑
淡联产系统，其特征在于，所述方法包括：S1：采集海上风电
‑
氢
‑
淡联产系统中海上风电功率、海岛电负荷、海岛淡水需求、海岛氢气需求及储能状态数据；获得t时刻海上风电功率P
w
(t)、海岛电负荷需求W
e
(t)、海岛淡水需求W
w
(t)，海岛氢气需求W
h2
(t)及氢燃料电池、蓄电池SoC
b
(t)、储氢罐SoC
ht
(t)的实时状态；S2：根据S1获得的数据，采用基于规则的能量管理策略，确定t时刻电解制氢子系统、蓄电池及氢燃料电池的功率分配。6.如权利要求5所述的能量管理方法，其特征在于，所述步骤S2中基于规则的能量管理策略优先满足海岛电负荷需求，采样时间记为t
s
；所述的蓄电池，其剩余能量百分比用SoC
b
(t)表示，其允许的剩余能量上下限分别为SoC
b,max
和SoC
min
。7.如权利要求6所述的能量管理方法，其特征在于，当P
w
(t)≥W
e
(t)+W
h2
(t)+W
w
(t)，即海上风电功率可同时满足海岛电负荷、氢气与淡水需求，且有剩余；如果：a)SoC
b
(t)＜SoC
b,max
，此时海岛电力负荷系统与电解制氢子系统正常运行，海水淡化子系统利用电解制氢子系统余热进行海水淡化，剩余海上风电功率给蓄电池充电至SoC
b,max
；b)SoC
b
(t)≥SoC
b,max
，此时海岛电力负荷系统与电解制氢子系统正常运行，海水淡化子系统利用电解制氢子系统余热进行海水淡化，蓄电池不工作。8.如权利要求6所述的能量管理方法，其特征在于，当P
w
(t)＜W
e
(t)+W
h2
(t)+W
w
(t)，即海
上风电功率无法同时满足海岛电负荷、氢气及淡水需求，此时海上风电功率优先满足海岛电负荷。9.如权利要求6所述的能量管理方法，其特征在于，若P
w
(t)＜W
e
(t)，海上风电功率全部供给海岛电负荷；如果：a)(W
e
(t)
‑
P
w
(t))t
s
≤(SoC
b
(t)
‑
SoC
b,min
)Q
b
，此时蓄电池放电至SoC
b
(t)
‑
(W
e
(t)
‑
P
w
(t))/Q
b
；此过程中，海岛电力负荷系统在风电功率与蓄电池共同作用下正常工作，氢燃料电池、电解制氢子系统及海水淡化子系统均不工作；b1)(W
e
(t)
‑
P
w
(t))t
s
＞(SoC
b
(t)
‑
SoC
b,min
)Q
b
且SoC
ht
(t)＞SoC
ht,min
，此时蓄电池放电至SoC
min
，且氢燃料电池工作，与蓄...

【专利技术属性】
技术研发人员：田甜，马泽涛，舒杰，崔琼，王浩，党亮亮，
申请(专利权)人：先进能源科学与技术广东省实验室汕尾分中心，
类型：发明
国别省市：