基于风光氢储多能互补的综合能源系统技术方案

本申请涉及一种基于风光氢储多能互补的综合能源系统，所述系统包括：氢气储运模块、风光耦合发电系统、以及与所述氢气储运模块输出端连接的短期储能系统、中长期储能模块及氢能综合利用模块；所述风光耦合发电系统将制备的氢气输入所述氢气储运模块，所述氢气储运模块将储运的H2送入短期储能系统进行短期储能、送入中长期储能模块进行中长期储能、送入氢能综合利用模块与所述中长期储能模块输入的CO及CO2反应进行甲醇制备。相比现有技术，本实用新型专利技术通过储能电站、电解制氢消纳可再生能源电力和利用储能电站、燃料电池灵活供电取得强化电源侧灵活调节能力，满足了实际应用需求。满足了实际应用需求。满足了实际应用需求。

【技术实现步骤摘要】
基于风光氢储多能互补的综合能源系统


[0001]本申请涉及分布式能源储能
，特别是涉及一种基于风光氢储多能互补的综合能源系统。

技术介绍

[0002]随着经济及科学技术的发展，特别是可再生能源的积极推广应用，用户的能量需求也开始朝着多元化的方向发展。同时，伴随不同能源技术的发展和成熟，可供选择的技术也日益增多。分布式能源系统作为一种开放性的能源系统，开始呈现出多功能的趋势，既包含多种能源输入，又可同时满足用户的多种能量需求。
[0003]分布式能源系统是相对传统的集中式供能的能源系统而言的，传统的集中式供能系统采用大容量设备、集中生产，然后通过专门的输送设施(大电网、大热网等)将各种能量输送给较大范围内的众多用户；而分布式能源系统则是直接面向用户，按用户的需求就地生产并供应能量，具有多种功能，可满足多重目标的中、小型能量转换利用系统。其中，风光水储及风光火储作为现有分布式能源系统中常见的储能方式，在实际储能中起着至关重要的作用。
[0004]然而，风光火储仅有储能电站一种灵活负荷，且储能电站容量有限，难以大规模消纳可再生电能，而风光水储前期开发投入巨大，且对地理条件有严格要求。因此，亟需提供一种能够对清洁电力进行大规模就地消纳、强化电源侧灵活调节能力的综合能源系统。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对清洁电力进行大规模就地消纳、强化电源侧灵活调节能力的基于风光氢储多能互补的综合能源系统及控制方法。
[0006]本技术实施例提供了一种基于风光氢储多能互补的综合能源系统，所述系统包括：氢气储运模块、风光耦合发电系统、以及与所述氢气储运模块输出端连接的短期储能系统、中长期储能模块及氢能综合利用模块；所述风光耦合发电系统将制备的氢气输入所述氢气储运模块，所述氢气储运模块将储运的H2送入短期储能系统进行短期储能、送入中长期储能模块进行中长期储能、送入氢能综合利用模块与所述中长期储能模块输入的CO 及CO2反应进行甲醇制备。
[0007]进一步地，所述氢气储运模块包括氢气压缩机及与所述氢气压缩机密封连接的高压储氢罐。
[0008]进一步地，所述风光耦合发电系统包括风光耦合发电模块、以及通过交流母线与所述风光耦合发电模块输出端连接的制氢模块；
[0009]所述风光耦合发电模块包括风力发电系统及光伏发电系统，所述风力发电系统通过第一AC/AC转换器与所述交流母线电连接，所述光伏发电系统通过第一DC/AC逆变器与所述交流母线电连接；
[0010]所述制氢模块包括制氢站及与所述制氢站输出端密封连接的缓冲罐，所述制氢站
通过AC/DC整流器与所述交流母线电连接。
[0011]进一步地，所述短期储能系统包括短期储能站、以及通过交流母线与所述短期储能站电连接的燃料电池模块；
[0012]所述短期储能模块包括储能站，所述储能站通过第二双向DC
‑
AC变换器与所述交流母线电连接；
[0013]所述燃料电池模块包括氢燃料电池，所述氢燃料电池通过第三DC/AC 逆变器与所述交流母线电连接。
[0014]进一步地，所述中长期储能模块包括费托合成系统、与所述费托合成系统输出端连接的火力发电机组、与所述费托合成系统输入端连接的CO2还原装置、以及与所述CO2还原装置输入端连接的CO2捕集
‑
储存装置；
[0015]所述CO2捕集
‑
储存装置从烟气或空气中捕集CO2并提供给CO2还原装置，CO2还原装置将CO2还原成CO并输送到费托合成系统，费托合成系统以CO和H2为原料通过费托合成反应制备烷烃燃料、醇类燃料提供给火力发电机组；
[0016]所述火力发电机组通过第二AC/AC转换器与交流母线连接，并向所述交流母线供电。
[0017]进一步地，所述氢能综合利用模块包括空气分离装置、合成氨系统、加氢站及甲醇制备系统；
[0018]所述高压储氢罐为合成氨系统、加氢站和甲醇制备系统提供H2，空气分离装置为合成氨系统提供N2，CO2捕集
‑
储存装置和CO2还原装置分别为甲醇制备系统提供CO2、CO。
[0019]进一步地，所述综合能源系统还包括通过交流母线与所述中长期储能模块电连接的并网模块、以及对风电功率P
w
、光伏功率P
PV
、系统负荷P
L
、电网负荷P
grid
、制氢站功率P
EL
、储能电站荷电状态SOC
BES
、储能电站功率 P
BES
、氢燃料电池功率P
FC
和火力发电机组功率P
Gen
进行监控的功率监测控制模块；其中，所述系统负荷P
L
包括氢气压缩机、高压储氢罐、CO2捕集
‑ꢀ
储存装置、费托合成系统、合成氨系统、加氢站和甲醇制备系统及空气分离装置的功率需求；所述并网模块包括电网、以及与所述交流母线电连接的第三AC/AC转换器。
[0020]本技术的另一实施例提出一种基于风光氢储多能互补的综合能源系统控制方法，其特征在于，适用于上述的基于风光氢储多能互补的综合能源系统，所述方法包括以下步骤：
[0021]获取一个自然日内所述综合能源系统的风电功率P
w
、光伏功率P
PV
、系统负荷P
L
、电网负荷P
grid
及其对应的功率和P
s
＝P
w
+P
PV
‑
P
L
‑
P
grid
；
[0022]根据所述功率和P
s
、制氢站功率P
EL
、储能电站荷电状态SOC
BES
、储能电站功率P
BES
及氢燃料电池功率P
FC
之前的关系确定所述综合能源系统的工作模式；所述综合能源系统的工作模式包括优先采用电解制氢消纳可再生能源电力及优先采用储能电站电力，其中，优先采用电解制氢消纳可再生能源电力时所述功率和P
s
大于零，优先采用储能电站电力时所述功率和 P
s
小于零。
[0023]进一步地，优先采用电解制氢消纳可再生能源电力时，所述方法包括：
[0024]当系统满足时，制氢站运行于额定状态， P
EL
＝P
EL_max
，储能电站荷电状态SOC
BES
处于最大值SOC
BES_max
，储能电站进入停机状态P
BES
＝0，为维持系统
功率平衡采取弃风、弃光的第一运行模式；
[0025]当系统满足时，制氢站运行于额定状态，制氢站功率P
EL
采用最大功率，P
EL
＝P
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于风光氢储多能互补的综合能源系统，其特征在于，所述系统包括：氢气储运模块、风光耦合发电系统、以及与所述氢气储运模块输出端连接的短期储能系统、中长期储能模块及氢能综合利用模块；所述风光耦合发电系统将制备的氢气输入所述氢气储运模块，所述氢气储运模块将储运的H2送入短期储能系统进行短期储能、送入中长期储能模块进行中长期储能、送入氢能综合利用模块与所述中长期储能模块输入的CO及CO2反应进行甲醇制备。2.根据权利要求1所述的基于风光氢储多能互补的综合能源系统，其特征在于，所述氢气储运模块包括氢气压缩机及与所述氢气压缩机密封连接的高压储氢罐。3.根据权利要求2所述的基于风光氢储多能互补的综合能源系统，其特征在于，所述风光耦合发电系统包括风光耦合发电模块、以及通过交流母线与所述风光耦合发电模块输出端连接的制氢模块；所述风光耦合发电模块包括风力发电系统及光伏发电系统，所述风力发电系统通过第一AC/AC转换器与所述交流母线电连接，所述光伏发电系统通过第一DC/AC逆变器与所述交流母线电连接；所述制氢模块包括制氢站及与所述制氢站输出端密封连接的缓冲罐，所述制氢站通过AC/DC整流器与所述交流母线电连接。4.根据权利要求2所述的基于风光氢储多能互补的综合能源系统，其特征在于，所述短期储能系统包括短期储能站、以及通过交流母线与所述短期储能站电连接的燃料电池模块；所述短期储能模块包括储能站，所述储能站通过第二双向DC
‑
AC变换器与所述交流母线电连接；所述燃料电池模块包括氢燃料电池，所述氢燃料电池通过第三DC/AC逆变器与所述交流母线电连接。5.根据权利要求2所述的基于风光氢储多能互补的综合能源系统，其特征在于，所述中长期储能模块包括费托合成系统、与所述费托合成系统输出端连接的火力发电机组、与所述费托合成系统输入端连接的CO2还原装置、以及与所述CO2还原装置输入端连接的C...

【专利技术属性】
技术研发人员：李润钊，孙翔，王路，郑明，朱光涛，朱敏华，汤翔，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：