电能系统及其运行方法技术方案

公开了一种多能互补电能系统及其运行方法，该系统包括：第一发电子系统，包括可再生能源发电子系统；第二发电子系统，包括燃料电池子系统；以及电能共用子系统，连接至第一和第二发电子系统，并连接至电能系统外部的负载，根据第一和第二发电子系统的运行状况信息以及负载的反馈，控制第一和第二发电子系统，以满足负载电能需求并优化系统运行效率，其中第二发电子系统作为第一发电子系统的补充，来弥补第一发电子系统的电能供应盲点。本发明专利技术将太阳能、风能等可再生能源发电系统互补使用，同时采用燃料电池与储能电池作为补偿，形成能连续满足终端用电负荷需求的清洁能源供电系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及清洁能源应用领域，具体涉及一种多能互补的复合电能系统以及运行这种电能系统的方法。
技术介绍
近年来已提出了多种利用太阳能、风能等可再生清洁能源的技术方案，并且考虑到太阳能、风能等受到天气情况等外部因素的影响较大，提出了将可再生能源组合互补来提供电能的方法。现有的多能互补设备大多数将太阳能和风能结合，并多采用储能设备来存储多余能量。然而，为满足自然条件最不利情况下的供电，储能设备选择时需要留有较大余量，导致设备运行效率降低，投入成本也增大了。特别是实现为孤网系统时，有时甚至不能满足负荷需求，即不能完全满足用户逐时负荷用电量。需要一种多能互补的复合电能系统，能够克服传统的电能设备运行效率低，使用成本高，不能满足用户逐时负荷需求的问题。
技术实现思路
根据本专利技术一方面，提供了一种电能系统，包括第一发电子系统，包括可再生能源发电子系统；第二发电子系统，包括燃料电池子系统；以及电能共用子系统，连接至第一和第二发电子系统，并连接至电能系统外部的负载， 根据第一和第二发电子系统的运行状况信息以及负载的反馈，控制第一和第二发电子系统，以满足负载电能需求并优化系统运行效率，其中第二发电子系统作为第一发电子系统的补充，来弥补第一发电子系统的电能供应盲点。根据本专利技术另一方面，提供了一种电能系统运行方法，所述电能系统包括第一发电子系统，包括可再生能源发电子系统；第二发电子系统，包括燃料电池子系统；以及电能共用子系统，连接至第一和第二发电子系统，并连接至电能系统外部的负载，所述方法包括根据第一和第二发电子系统的运行状况信息以及负载的反馈，控制第一和第二发电子系统，以满足负载电能需求并优化系统运行效率，其中将第二发电子系统作为第一发电子系统的补充，来弥补第一发电子系统的电能供应盲点。根据本专利技术示例实施例，将太阳能、风能等可再生能源发电系统互补使用，同时采用燃料电池与储能电池来弥补自然能源发电的盲点，形成能连续满足终端用电负荷需求的供电系统。该系统适宜于在偏远地区的孤网供电，能源系统的大小根据用户不同因地制宜并根据当地特点和用户需求进行优化设计和优化配置。此外，采用作为清洁能源设备之一的燃料电池作为补充发电装置，发电效率高，几乎没有污染物排放，保证了环境友好性。附图说明通过下面结合附图说明本专利技术的示例实施例，将使本专利技术的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中图1示出了根据本专利技术实施例的电能系统的示意框图；以及图2示出了图1电能系统的一个示例。具体实施例方式以下参照附图，对本专利技术的示例实施例进行详细描述，本专利技术不限于下述示例实施例。为了清楚描述本专利技术的基本思想，附图中仅示出了与本专利技术的技术方案密切相关的部件、功能或步骤，并且以下描述中省略了对已知技术、功能、部件或步骤的具体描述。考虑到自然能源发电受天气等外部因素影响较大，无法确切地满足用电负荷需求，根据本专利技术实施例，提出了采用燃料电池与储能电池来弥补自然能源发电的盲点，形成能连续满足终端用电负荷需求的供电系统。这特别适合于孤网供电。图1示出了根据本专利技术实施例的电能系统的示意框图。该多能互补的电能系统10 包括第一发电子系统101、第二发电子系统102和电能共用子系统103。第一发电子系统 101包括可再生能源发电子系统，例如包括太阳能、风能等中的至少一种。第二发电子系统 102包括燃料电池子系统。燃料电池的规模是可以按需灵活配置的，优选地采用小型的燃料电池，并对燃料电池子系统的运行起停以及/或者负荷率进行控制，这样可以提高燃料电池的功能效率。燃料电池的使用不会受到天气等外部因素的影响，可以确保对第一发电子系统101的供能盲点的可靠补充。此外，燃料电池也属于清洁能源设备，几乎没有污染物排放，保证了环境友好性。电能共用子系统103连接至第一和第二发电子系统，并连接至电能系统10外部的负载104，根据第一和第二发电子系统的运行状况信息以及负载104的反馈，控制第一和第二发电子系统，以满足负载电能需求并优化系统运行效率。第一发电子系统101作为主要供能源，第二发电子系统102作为第一发电子系统101的补充，来弥补第一发电子系统101的电能供应盲点。例如，在第一发电子系统101包括太阳能发电子系统和风力发电子系统的情况下，电能共用子系统103可以进行控制，以在晴天有风时从第一发电子系统101供给用户电能，同时根据用户用电负载的变化将多余的电能储存于储能电池中；而当夜间或无风时启动燃料电池，将燃料电池与储能电池并联切换或同时使用以给用户供电。通过结合燃料电池和储能电池，可以更加灵活、优化地配置系统设备，例如不必选择容量过大的储能电池，从而能够提高系统的整体功能效率。利用电能共用子系统103的控制，可以根据用电负载荷的要求使系统工作性能达到最优化，形成风-光-储与燃料电池电能互补的良好局面。电能共用子系统103可以包括分别针对第一和第二子发电子系统的电能控制器， 以分别控制第一和第二子发电子系统的运行。此外，电能共用子系统103可以包括储能电池，在相应电能控制器的控制下，存储来自第一发电子系统的电能和释放所存储的电能。电能共用子系统103还可以包括共用控制器，与电能控制器连接以接收第一和第二发电子系统的运行状况信息，并接收来自负载的反馈。共用控制器根据接收的运行状况信息和反馈， 指示相应的电能控制器调整对第一和第二发电子系统以及储能电池的控制。该共用控制器可以从全局角度对负载需求进行分析，对供电和充放电进行优化运算，根据用电负载和可再生能源的发电量灵活地进行供电、充放电和燃料电池系统的起停控制，以满足用户的逐时用电负荷需求，并实现系统运行效率最高，性能最优，运行成本最低的优化模式。此外，该共用控制器经由相应的电能控制器对各个子系统进行控制，这种全局控制加上局部控制的模式，即可以实现全局性能最优，又可以基本保持各个子系统的独立运行，几乎不需要对各个子系统的现有架构进行改变。这进一步方便了根据本专利技术实施例的电能系统的实施，降低了系统成本。图2示出了图1电能系统10的一个详细示例，在该示例中，第一发电子系统101 包括太阳能发电子系统和风力发电子系统两者。本领域技术人员可以理解，第一发电子系统也可以只包括两者之一，或者包括其他自然能源发电设备、或者它们的任意组合。可以根据系统要应用的地区的自然、天气条件来优化配置系统的构架。如图2所示，该电能系统的示例系统20包括太阳能发电子系统201、风力发电子系统202、燃料电池子系统203和电能共用子系统204。电能共用子系统204包括针对各个子系统201、202、和203的第一、第二和第三电能控制器20fe-c、针对各个子系统的第一、第二和第三逆变器206a-c、储能电池207以及共用控制器208。太阳能发电子系统201的输出连接至第一电能控制器20 ，并经由第一电能控制器20 连接至第一逆变器206a以及储能电池207。风力发电子系统202的输出连接至第二电能控制器20 ，并经由第二电能控制器20 连接至第二逆变器206b以及储能电池207。燃料电池子系统203的输出连接至第三电能控制器205c，并经由第三电能控制器205c连接至第三逆变器206c。第一、第二和第三电能控制器可以分别对子系统201、202和203的运行状况进行控制，收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴竺，吴涛涛，宫振华，王建召，甘中学，韩继深，
申请(专利权)人：上海新奥能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：