一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站及调峰方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113346528A(43)申请公布日2021.09.03(21)申请号202110588187.1C25B1/04(2021.01)(22)申请日2021.05.28C25B9/65(2021.01)(71)申请人北京能高自动化技术股份有限公司地址100089北京市海淀区上园村3号知行大厦六层(72)发明人陈冲贾利民赵天宇梁立中金成日霍箭(74)专利代理机构绍兴市知衡专利代理事务所(普通合伙)33277代理人邓爱民(51)Int.Cl.H02J3/28(2006.01)H02J15/00(2006.01)H02J3/24(2006.01)H02J3/46(2006.01)权利要求书6页说明书14页附图2页(54)发明名称一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站及调峰方法(57)摘要本发明涉及基于氢储能构建的多能联供式调峰站及调峰方法，利用绿电基地的风电场和/或光伏电站能量通过电解水装置制备氢气，制备出的氢气和氧气被送入燃气机，通过燃烧化学反应转变为热能形成高温高压燃烧产物推动涡轮做功，涡轮将产生的气流能量转变为机械能推动发电机运转产生电能供电，燃气机产生的蒸汽一部分通过换热机组与常温水换热产生高温水用于供热，一部分蒸汽可直接供汽使用，另一部分蒸汽进入吸收式制冷设备产生低温水用于供冷，制备出来的氢气还可以供工业用氢使用。本发明消纳风光基地电能制备氢气，减少碳硫排放污染环境问题，利用电解水装置、燃气机等相关附属设备，实现了电‑热‑冷‑汽‑氢多态能源的绿色清洁联供。CN113346528ACN113346528A权利要求书1/6页1.一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站，其特征在于：包括电解水装置、储氢罐、燃气机、发电机、预加热装置、吸收式制冷装置，所述电解水装置供电输入端连接绿电基地的风电场和/或光伏电站和/或电网谷电，电解水装置制备出的氢气存储于储氢罐内，储氢罐内的氢气一部分通过氢气输送管网供用户用氢使用，另一部分氢气被送入燃气机燃烧；电解水装置制备出的氧气连同空气一起送入燃气机，燃气机产生的气流推动发电机运转产生电能输送至输电网供用户用电使用；电解水装置与自来水供水管道相连，电解水装置流出的自来水通过预加热装置提高水温后送入供热管网为用户提供热能；燃气机产生的蒸汽一部分被输送至供汽管网为用户供汽，另一部分被送入吸收式制冷装置产生低温水后被送入供冷管网为用户提供冷能。2.根据权利要求1所述的一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站，其特征在于：所述燃气机包括压汽机、燃烧室和涡轮，氧气和空气经过过滤装置过滤后被送入压汽机。3.根据权利要求1所述的一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站，其特征在于：所述电解水装置制备出的氢气先经过过滤装置过滤后再存储于储氢罐内。4.根据权利要求3所述的一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站，其特征在于：经过过滤装置过滤后的氢气被压缩机压缩后再送入储氢罐内。5.根据权利要求1所述的一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站，其特征在于：所述电解水装置采用多整流器式电解水装置，即包括多个降压变压器、多个整流器、多个电解槽，变压器、整流器和电解槽三者一一互联耦合；或者电解水装置采用级联式电解水装置，即包括一个级联桥和多个电解槽，多个电解槽分别耦合于级联桥的直流侧；或者电解水装置采用整流站式电解水装置，即包括一个整流站、多台DC‑DCBUCK变流器、多个电解槽，多台DC‑DCBUCK变流器耦合于整流站的高压直流母线上，并与多个电解槽一一连接。6.根据权利要求1所述的一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站，其特征在于：所述多能联供式调峰站还包括换热机组和储水罐，燃气机产生的蒸汽还有一部分被送入换热机组与常温水换热产生高温水，高温水通过供热管网为用户提供热能，热传递置换后的常温水回流至储水罐进入下一次往复循环。7.根据权利要求1所述的一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站，其特征在于：所述多能联供式调峰站中电解水装置、燃气机、储氢罐配置之间的量化关系按公式(1)设计：2CN113346528A权利要求书2/6页上式中，El_e、El_h、El_c、El_s分别为用户典型日所需电能、热能、冷能、汽能；Eloss、Eall、Ege、Ewe分别为供能过程中损失热量、用户典型日所需的总能量、燃气机所释放总能量、以及电解装置释放总能量，单位均为kJ；Pge和Pwe分别为燃气机总功率和电解装置总功率，单位均为kW；Wge为燃气机对外做的全部的功，单位为kWh；为氢气的摩尔数，单位为mol；为氢气的摩尔质量，单位为kg/mol；为氢气的密度，单位为g/m3；和分别为氢气的体积和单个储氢罐体积，单位均为m3；为储氢罐的个数；t为机组工作时长，单位为h；K为储氢罐体积设计