一种风电制氢储能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种风电制氢储能装置，包括：风电单元、电解制氢单元、氢气纯化单元、热处理单元、储氢单元、氢气缓冲单元、氢发电单元和电力转换单元；采用低压的储氢单元对氢气进行存储，并通过氢发电单元将氢能化学能转化为电能并输送至配电网，降低了高压输电的运输费用，且减少了电力运输过程中的安全风险。且减少了电力运输过程中的安全风险。且减少了电力运输过程中的安全风险。

【技术实现步骤摘要】
一种风电制氢储能装置


[0001]本技术属于新能源的
，尤其涉及一种风电制氢储能装置。

技术介绍

[0002]现阶段，随着新能源装机的不断扩大，基于风电系统的间歇性和随机性所导致的电力消纳问题日益突出，在时域空间分布上与实际用电负荷存在较大的差异，使得配电网尚不能适应大规模随机性风电的接入，其与用电需求的不同步矛盾显著。
[0003]水电解制氢工艺的氢储能系统可以实现富余能量的储存以及再利用，相较于传统电化学储能系统，基于水电解制氢工艺的氢储能系统具有运行寿命长、设备运行可靠性高的特征。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种风电制氢储能装置，提高风电制氢装置的稳定性。
[0005]为解决上述问题，本技术的技术方案为：
[0006]一种风电制氢储能装置，包括：风电单元、电解制氢单元、氢气纯化单元、热处理单元、储氢单元、氢气缓冲单元、氢发电单元和电力转换单元；
[0007]所述风电单元连接配电网的同时与电解制氢单元连接，用于风力资源富足时的氢气制取；
[0008]所述电解制氢单元与氢气纯化单元连接，用于提高氢气质量以作高纯氢能源介质；
[0009]所述氢气纯化单元与储氢单元连接，用于氢能存储；
[0010]所述储氢单元与氢气缓冲单元连接；
[0011]所述氢气缓冲单元与氢发电单元连接，所述氢气缓冲单元用于调节从所述储氢单元到氢发电单元之间氢气的流量和压力；
[0012]所述氢发电单元与所述电力转换单元连接，所述电力转换单元将氢发电单元产生的直流电压进行处理，为电解制氢单元或配电网进行用电补偿；
[0013]所述热处理单元分别与所述电解制氢单元、氢气纯化单元、固态储氢单元相连接，用于为电解制氢单元和氢气纯化单元降温，为储氢单元的充放氢气维持热能。
[0014]根据本技术一实施例，所述电解制氢单元包括碱性电解制氢单元和纯水电解制氢单元；
[0015]所述碱性电解制氢单元与风电单元中N个(N≥1)风电机组形成的输电总线相连接，通过将风电机组的交流电转换成直流电，经过降压处理后接入碱性电解制氢单元的电解槽进行氢气制取。
[0016]根据本技术一实施例，所述碱性电解制氢单元的电解槽装机量与N个风电机组装机量的比例为2:10～5:10。
[0017]根据本技术一实施例，所述纯水电解制氢单元与风电单元中的单一风电机组
电连接构成风电制氢补偿系统，以利用纯水电解制氢单元可适用波动性电源的特点，将风电机组转换出的直流电直接应用于纯水电解制氢单元的电解槽进行氢气制取。
[0018]根据本技术一实施例，所述纯水电解制氢单元中单一电解槽装机量与偶联单一风电机组装机量的比例为2:10～5:10。
[0019]根据本技术一实施例，所述热处理单元包括热存储模块和冷却模块；
[0020]所述热存储模块用于收集电解制氢单元和氢气纯化单元生产过程中产生的热量，并将其热量用于维持固态储氢单元的充放氢和碱性电解制氢单元热启动所需要的热能；
[0021]所述冷却模块用于控制所述制氢单元生产氢气过程和所述氢气纯化单元净化氢气过程的系统温度。
[0022]根据本技术一实施例，当所述热处理单元的热存储模块温度低于装置运行温度时，所述氢发电单元供电给所述碱性电解制氢单元，将碱性电解制氢单元生产过程中形成的热量存储到所述热处理单元。
[0023]根据本技术一实施例，所述碱性电解制氢单元和纯水电解制氢单元出氢压力相同，且不小于1.6MPa。
[0024]本技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0025]1)本技术一实施例中的风电制氢储能装置，合理利用弃风的富余能量，采用电解制氢单元进行能量转换、储存，进而在配电网用电量较大的时段通过高功率氢发电单元将氢能转化为电能，并动态控制以满足有功功率平抑功能，最终实现电网削峰填谷目的。
[0026]2)本技术一实施例中的风电制氢储能装置，利用纯水电解制氢单元单一电解槽与单一风电机组偶联，实现系统制氢的灵活性，利用热处理单元提高系统中碱性电解制氢单元的快速响应性，提高整个风电制氢系统的稳定性。
[0027]3)本技术一实施例中的风电制氢储能装置，采用低压的储氢单元对氢气进行存储，并通过氢发电单元将氢能化学能转化为电能并输送至配电网，降低了高压输电的运输费用，且减少了电力运输过程中的安全风险。
附图说明
[0028]图1为本技术一实施例中的风电制氢储能装置的框图；
[0029]图2为本技术另一实施例中的风电制氢储能装置的框图；
[0030]图3为本技术一实施例中的风电制氢的框图。
具体实施方式
[0031]以下结合附图和具体实施例对本技术提出的一种风电制氢储能装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。
[0032]实施例一
[0033]如图1所示，本实施例提供的风电制氢储能装置，基于混合式电解制氢，该装置包括风电单元、电解制氢单元、氢气纯化单元、热处理单元、气态储氢单元、氢气缓冲单元、氢发电单元和电力转换单元。
[0034]其中，风电单元连接配电网的同时与电解制氢单元连接，用于风力资源富足时的
氢气制取；电解制氢单元包括碱性电解制氢单元和纯水电解制氢单元；电解制氢单元与氢气纯化单元连接，用于提高氢气质量以作高纯氢能源介质；氢气纯化单元与气态储氢单元连接，用于氢能低压存储；气态储氢单元与氢气缓冲单元连接，氢气缓冲单元与氢发电单元连接；氢气缓冲单元用于调节从储氢单元到氢发电单元之间氢气的流量和压力；氢发电单元与电力转换单元连接，电力转换单元可将氢发电单元产生的直流电降压处理给碱性电解制氢单元，也可以将氢发电单元产生的直流电变流升压至配电网，为电力负载补偿用电；热处理单元与电解制氢单元和氢气纯化单元相连接，用于为电解制氢单元和氢气纯化单元降温。
[0035]风电单元存在质量较低的电力时，氢发电单元将通过电力转换单元供能给配电网，用以替代风电单元为电力负载供电；同时，纯水电解制氢单元通过冷待机启动电解制氢工艺向储氢单元填充氢气，以保障储氢单元的储氢容量能够满足所述氢发电单元的用氢需求。
[0036]风电制氢储能装置通过纯水电解制氢将储氢单元的储氢量维持在70％～90％，其中，预留的10％～30％储氢余量用于碱性电解制氢单元消纳富余风电资源；若储氢单元的储氢量接近100％时，氢发电单元自启以将氢能转换为电能输送到配电网或为热处理单元提供电能。
[0037]实施例二
[0038]如图2和图3所示，本实施例提供了一种风电制氢储能装置，包括风电单元、电解制氢单元、氢气纯化单元、热处理单元、储氢单元、氢气缓冲单元、氢发电单元和电力转换单元。
[0039]其中，风电单元连接配电网的同时与电解制氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电制氢储能装置，其特征在于，包括：风电单元、电解制氢单元、氢气纯化单元、热处理单元、储氢单元、氢气缓冲单元、氢发电单元和电力转换单元；所述风电单元连接配电网的同时与电解制氢单元连接，用于风力资源富足时的氢气制取；所述电解制氢单元与氢气纯化单元连接，用于提高氢气质量以作高纯氢能源介质；所述氢气纯化单元与储氢单元连接，用于氢能存储；所述储氢单元与氢气缓冲单元连接；所述氢气缓冲单元与氢发电单元连接，所述氢气缓冲单元用于调节从所述储氢单元到氢发电单元之间氢气的流量和压力；所述氢发电单元与所述电力转换单元连接，所述电力转换单元将氢发电单元产生的直流电压进行处理，为电解制氢单元或配电网进行用电补偿；所述热处理单元分别与所述电解制氢单元、氢气纯化单元、固态储氢单元相连接，用于为电解制氢单元和氢气纯化单元降温，为储氢单元的充放氢气维持热能。2.如权利要求1所述的风电制氢储能装置，其特征在于，所述电解制氢单元包括碱性电解制氢单元和纯水电解制氢单元；所述碱性电解制氢单元与风电单元中N个风电机组形成的输电总线相连接，N≥1，通过将风电机组的交流电转换成直流电，经过降压处理后接入碱性电解制氢单元的电解槽进行氢气制取。3.如权利要求2所述的风电制氢储能装置，其特征在于，所述碱性电解制氢单元的电解槽装机量...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亦伟，谭轶童，饶文涛，宋君花，李文武，罗坚，杨建夏，
申请(专利权)人：宝武清洁能源有限公司，
类型：新型
国别省市：