CN109194283B - 一种离网型风光储多能互补电热水气联供*** - Google Patents
一种离网型风光储多能互补电热水气联供*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN109194283B CN109194283B CN201811240737.5A CN201811240737A CN109194283B CN 109194283 B CN109194283 B CN 109194283B CN 201811240737 A CN201811240737 A CN 201811240737A CN 109194283 B CN109194283 B CN 109194283B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switch
- wind
- energy
- storage
- grid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 101
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 101
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 99
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 49
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 76
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 claims description 18
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims description 16
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 abstract description 4
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 abstract description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 101100001893 Gibberella fujikuroi (strain CBS 195.34 / IMI 58289 / NRRL A-6831) apf7 gene Proteins 0.000 description 4
- 101100043629 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) SSY1 gene Proteins 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/40—Thermal components
- H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
- H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
- H02S10/12—Hybrid wind-PV energy systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/60—Thermal-PV hybrids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
一种离网型风光储多能互补电热水气联供***属于新能源利用领域；包括所述制氢/氧子***连接第一开关，所述第一开关分别连接配电***、电负荷***、有源滤波器APF和第二开关，所述第二开关分别连接能量管理***、第三开关、第四开关和第五开关，所述第三开关和第四开关分别连接风光储微电网子***，所述第五开关连接燃料电池热电联供***；实现了一种以风力和太阳能发电为主建立起多能互补能源***，替代传统化石能源电力领域如煤炭、天然气使用的体系，有效的缓解了由于传统化石燃料所引起的环境污染的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于新能源利用领域，尤其涉及一种离网型风光储多能互补电热水气联供***。
背景技术
中国幅员辽阔，在广大东南沿海地带，风能资源极其丰富；同时中国亦具有丰富的太阳能资源。另一方面，由于大量使用传统化石燃料所引起的污染问题已经引起政府和民众的广泛关注。随着发电成本的下降以及环保问题日益严峻，可再生能源如风能与太阳能发电正在逐步增大其在电力领域的份额。
基于此，如何以风力和太阳能发电为主建立起多能互补能源***，替代传统化石能源电力领域如煤炭、天然气使用的体系，解决目前存在的环境污染问题，是一个亟待的事情。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的不足，提供一种离网型风光储多能互补电热水气联供***，通过光伏发电***和风力发电***对储能***进行充电，通过海水淡化设备进行海水淡化，通过电解水制氢设备将水分解成氢气和氧气，并将氢气传输给燃料电池热电联供***进行供电和供热，实现了一种以风力和太阳能发电为主建立起多能互补能源***，替代传统化石能源电力领域如煤炭、天然气使用的体系。
本发明的技术方案：
一种离网型风光储多能互补电热水气联供***，包括风光储微电网子***、电负荷***、制氢/氧子***、燃料电池热电联供***、配电***、能量管理***、有源滤波器APF、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关；所述制氢/氧子***连接第一开关，所述第一开关分别连接配电***、电负荷***、有源滤波器APF和第二开关，所述第二开关分别连接能量管理***、第三开关、第四开关和第五开关，所述第三开关和第四开关分别连接风光储微电网子***，所述第五开关连接燃料电池热电联供***；
所述风光储微电网子***包括光伏发电***、光储逆变***、储能***和风力发电***；所述光伏发电***包括光伏组件和汇流箱；所述光储逆变***包括光储一体机；所述储能***包括储能锂电池及电池BMS；所述风力发电***包括风力发电机组及风机主控制器；所述光伏组件通过汇流箱连接光储逆变***，所述光储逆变***分别连接锂电池和第四开关，所述风力发电机组连接第三开关，所述风机主控制器连接能量管理***。
进一步地，所述电负荷***包括海淡控制器和海水淡化设备；所述制氢/氧子***包括电解水制氢设备、储氢设备和储氧设备；所述能量管理***包括控制柜；所述配电***包括低压电气柜；所述海淡控制器连接能量管理***，所述储氢设备和储氧设备分别气路连接电解水制氢设备，电解水制氢设备通过第一开关连接能量管理***。
进一步地，所述燃料电池热电联供***包括氢混合器、空气混合器、SOFC燃料电池、催化燃烧室、空气供给装置、换热设备、第一旁通阀、第二旁通阀和用户端；所述氢混合器通过气路分别连接储氢设备、SOFC燃料电池阳极和第一旁通阀，所述第一旁通阀通过气路分别连接SOFC燃料电池阳极和催化燃烧室，SOFC燃料电池阴极通过气路分别连接空气混合器和第二旁通阀，所述空气混合器通过气路分别连接空气供给装置和第二旁通阀，所述第二旁通阀通过气路连接催化燃烧室，所述催化燃烧室连接换热设备，所述换热设备分别通过热水管道和冷水管道连接用户端。
进一步地，所述光伏组件接收太阳能转化成电能依次通过汇流箱和直流母线流入光储一体机，通过光储一体机完成锂电池充放电。
进一步地，所述能量管理***对光储逆变***、电池BMS、风机主控制器、海淡控制器、电解水制氢设备和燃料电池热电联供***进行控制。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明提供了一种离网型风光储多能互补电热水气联供***，通过光伏发电***和风力发电***对储能***进行充放电，通过海水淡化设备进行海水淡化，通过电解水制氢设备将水分解成氢气和氧气，并将氢气传输给燃料电池热电联供***进行供电和供热，实现了一种以风力和太阳能发电为主建立起多能互补能源***，替代传统化石能源电力领域如煤炭、天然气使用的体系，有效的缓解了由于传统化石燃料所引起的环境污染的技术问题。
附图说明
图1是本发明结构图；
图2是燃料电池热电联供***结构图。
图中：1风光储微电网子***、1-1光伏发电***、1-2光储逆变***、1-3储能***、1-4风力发电***、2电负荷***、2-1海淡控制器、2-2海水淡化设备、3制氢/氧子***、3-1电解水制氢设备、3-2储氢设备、3-3储氧设备、4燃料电池热电联供***、4-1氢混合器、4-2空气混合器、4-3SOFC燃料电池、4-4催化燃烧室、4-5空气供给装置、4-6换热设备、4-7第一旁通阀、4-8第二旁通阀、4-9用户端、5配电***、6能量管理***、7有源滤波器APF、8第一开关、9第二开关、10第三开关、11第四开关、12第五开关。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
具体实施方式一
一种离网型风光储多能互补电热水气联供***，如图1所示，包括风光储微电网子***1、电负荷***2、制氢/氧子***3、燃料电池热电联供***4、配电***5、能量管理***6、有源滤波器APF7、第一开关8、第二开关9、第三开关10、第四开关11和第五开关12；所述制氢/氧子***3连接第一开关8，所述第一开关8分别连接配电***5、电负荷***2、有源滤波器APF7和第二开关9，所述第二开关9分别连接能量管理***6、第三开关10、第四开关11和第五开关12，所述第三开关10和第四开关11分别连接风光储微电网子***1，所述第五开关12连接燃料电池热电联供***4；
所述风光储微电网子***1包括光伏发电***1-1、光储逆变***1-2、储能***1-3和风力发电***1-4；所述光伏发电***1-1包括光伏组件和汇流箱；所述光储逆变***1-2包括光储一体机；所述储能***1-3包括储能锂电池及电池BMS；所述风力发电***1-4包括风力发电机组及风机主控制器；所述光伏组件通过汇流箱连接光储逆变***1-2，所述光储逆变***1-2分别连接锂电池和第四开关11，所述风力发电机组连接第三开关10，所述风机主控制器连接能量管理***6。
工作原理：风光储微电网子***、电负荷***、制氢/氧子***、燃料电池热电联供***、配电***、能量管理***及控制柜、有源滤波器APF分别接入400V交流母线。其中，风光储微电网子***通过交流母线为电负荷***及制氢/氧子***供电，并且制氢/氧子***产物氢气可作为燃料电池热电联供***的发电燃料，燃料电池热电联供***所发电量可作为风光储微电网子***所发电量不足以供给电负荷***用电需求时的补充，其高温废气也可进行余热利用。本发明可解决离网型多能互补***的限风限电问题，同时提供了重要的工业原料氢气、氧气，还可提供***供热功能，提高***的经济性能，并具备海水淡化功能。
具体地，所述电负荷***2包括海淡控制器2-1和海水淡化设备2-2；所述制氢/氧子***3包括电解水制氢设备3-1、储氢设备3-2和储氧设备3-3；所述能量管理***6包括控制柜；所述配电***5包括低压电气柜；所述海淡控制器2-1连接能量管理***6，所述储氢设备3-2和储氧设备3-3分别气路连接电解水制氢设备3-1，电解水制氢设备3-1通过第一开关8连接能量管理***6。
具体地，如图2所示，所述燃料电池热电联供***4包括氢混合器4-1、空气混合器4-2、SOFC燃料电池4-3、催化燃烧室4-4、空气供给装置4-5、换热设备4-6、第一旁通阀4-7、第二旁通阀4-8和用户端4-9；所述氢混合器4-1通过气路分别连接储氢设备3-2、SOFC燃料电池4-3阳极和第一旁通阀4-7，所述第一旁通阀4-7通过气路分别连接SOFC燃料电池4-3阳极和催化燃烧室4-4，SOFC燃料电池4-3阴极通过气路分别连接空气混合器4-2和第二旁通阀4-8，所述空气混合器4-2通过气路分别连接空气供给装置4-5和第二旁通阀4-8，所述第二旁通阀4-8通过气路连接催化燃烧室4-4，所述催化燃烧室4-4连接换热设备4-6，所述换热设备4-6分别通过热水管道和冷水管道连接用户端4-9。
具体地，所述光伏组件接收太阳能转化成电能依次通过汇流箱和直流母线流入光储一体机，通过光储一体机完成锂电池充放电。
具体地，所述能量管理***6对光储逆变***1-2、电池BMS、风机主控制器、海淡控制器、电解水制氢设备和燃料电池热电联供***进行控制。
如图1所示，一种离网型风光储多能互补电热水气联供***，包含风光储微电网子***1、电负荷***2、制氢/氧子***3、燃料电池热电联供***4、配电***5、能量管理***6及控制柜、有源滤波器APF7；
风光储微电网子***1包含光伏发电***1-1、光储逆变***1-2、储能***1-3、风力发电***1-4；光伏发电***1-1由光伏组件及其汇流箱构成；光储逆变***1-2由光储一体机构成；储能***1-3由储能锂电池及电池BMS构成；风力发电***1-4由风力发电机组及其控制器构成；电负荷***2由海淡控制器2-1及海水淡化设备2-2及其他负荷构成；制氢/氧子***3包含电解水制氢设备3-1、储氢设备3-2、储氧设备3-3；燃料电池热电联供***4包含SOFC燃料电池4-3、催化燃烧室4-4、空气供给装置4-5、换热设备4-6、气体分流装置旁通阀及气体混合装置氢混合器4-1/空气混合器4-2、用户端4-9；配电***5由低压电气柜构成，该***具有传输电能和分配电能的作用。
光伏组件发出的电能通过光伏汇流箱汇流后接入直流母线；储能锂电池接入直流母线；光储一体机通过直流母线可完成储能锂电池充放电；光伏组件发出电能及储能锂电池放电电能通过光储一体机进行DC/AC变换后电连接至交流母线；风力发电机组发出的电能电连接至交流母线；电负荷***2、电解水制氢设备3-1、SOFC燃料电池4-3电连接至交流母线；控制柜及有源滤波器APF7电连接至交流母线；所述交流母线电压为400V。
电解水制氢设备3-1所制备氧气经气路连接至储氧设备3-3，所制备氢气经气路连接至储氢设备3-2；储氢设备3-2经气路连接至氢混合器4-1；空气供给装置4-5气路连接至空气混合器4-2；氢混合器4-1/空气混合器4-2气路连接至SOFC燃料电池4-3阳极/阴极；SOFC燃料电池4-3阳极/阴极气路连接至催化燃烧室4-4；催化燃烧室4-4气路连接至换热设备4-6；用户端4-9与换热设备4-6为水管道双向连接。
控制柜通过能量管理***6对光储逆变***1-2、电池BMS、风机主控制器、海淡控制器2-2、电解水制氢设备3-1、燃料电池热电联供***4进行控制。
光储逆变***1-2及储能***1-3作为整个***的电网支撑***，并具有正常工作模式及能量调控、电池维护工作模式，保证全部***的稳定运行。
如图2所示，一种离网型风光储多能互补电热水气联供***中，燃料电池热电联供***4动作后既可给电负荷***2供电，同时可供热；该燃料电池热电联供***4SOFC燃料电池4-3阴、阳极废气经旁通阀部分回流与来自空气供给装置4-5、自储氢设备3-2氢气经所述氢混合器4-1、空气混合器4-2混合以预热SOFC燃料电池4-3进口气体；未回流部分经催化燃烧室4-4发生催化反应，产生高温废气与来自用户端4-9的冷水进行换热，达到供热目的；经换热设备4-6换热后的气体则排入环境中。
所述光伏组件和汇流箱采用天合光能股份有限公司生产的光伏组件和汇流箱，型号分别是TALLMAX-PE14A和TALLMAX-PE14A，光储一体机是四川科陆新能电气有限公司生产型号为NEPCS-30(H)的光储一体机，风力发电机组采用山东华业风能设备有限公司生产的型号为H21-100kW的风力发电机组，风机主控制器采用西门子生产的型号为SIEMENS300PLC，能量管理***6和控制柜均采用哈电发电设备国家工程研究中心有限公司生产型号为NRC-300的能量管理***和控制柜，有源滤波器APF采用珠海派诺科技股份有限公司生产型号为PMAC-APF的有源滤波器，海淡控制器2-1采用西门子生产，海水淡化设备2-2采用哈电集团生产的海水淡化设备；电解水制氢设备3-1采用苏州竞立制氢设备有限公司生产型号为DQ-10/3.2的电解水制氢装置、储氢设备3-2采用哈电集团生产的储气罐，储氧设备3-3采用哈电集团生产的储气罐；低压电气柜5-1采用哈尔滨百源电控科技有限公司生产型号为GGD系列的低压电气柜；氢混合器4-1和空气混合器4-2采用南通博力冶金化石设备有限公司生产的混合器、型号分别为SV-2.3/20和SV-2.3/20，SOFC燃料电池4-3采用三菱日立电力***有限公司生产的固体氧化物燃料电池，催化燃烧室4-4采用中国科学院大连化学物理研究所生产的催化燃烧室，空气供给装置4-5采用英格索兰生产型号为SIRC V系列的空气供给装置，换热设备4-6采用哈电集团生产型号为JR系列的换热设备。
具体实施方式二
一种离网型风光储多能互补电热水气联供***的启动策略为：***接收到启动命令后，判断储能***1-3中储能锂电池SOC值是否小于30％，若小于该值则***不启动，光伏组件通过光储一体机对储能锂电池进行充电；若储能锂电池SOC≥30％，光储逆变***1-2及储能***1-3以VF模式启动，建立***微电网，并对微电网的电能波动进行平抑。
一种离网型风光储多能互补电热水气联供***中，当储能锂电池SOC≥30％，建立起整个***微电网。在满足建立***微电网的前提下，***根据储能锂电池放电状态、风力发电机组所发电量状态、光伏组件所发电量状态及电负荷***2耗电状态决定是否启动制氢/氧子***3：
定义T时刻储能锂电池放电功率为Wbattery、风力发电机组发电功率为Wwind、光伏组件发电功率为Wpv、电负荷***2耗电功率Wl；
当Wbattery+Wwind+Wpv>Wl时，电负荷***2正常工作进行海水淡化，并启动制氢/氧子***3制氢。
当Wbattery+Wwind+Wpv＝Wl时，电负荷***2正常工作进行海水淡化，制氢/氧子***3不动作。
当Wbattery+Wwind+Wpv<Wl时，制氢/氧子***3不动作且电负荷***2限电运行进行海水淡化。
在满足建立***微电网的前提下，一种离网型风光储多能互补电热水气联供***中，***制氢后的某个状态M工作状态如下；
定义状态M情况下燃料电池热电联供***4此刻满状态发电功率(满状态发电功率即为SOFC燃料电池4-3完全耗尽制氢/氧子***3储氢状态)为Wfuel；
当Wbattery+Wwind+Wpv>Wl时，电负荷***2正常工作进行海水淡化，继续启动制氢/氧子***3制氢且燃料电池热电联供***4不动作。
当Wbattery+Wwind+Wpv＝Wl时，电负荷***2正常工作进行海水淡化，制氢/氧子***3不动作且燃料电池热电联供***4不动作。
当Wbattery+Wwind+Wpv<Wl时，制氢/氧子***3不动作且燃料电池热电联供***4动作：
此时，根据Wl与Wbattery、Wwind、Wpv三者之和差值(定义为ΔW)决定燃料电池热电联供***4发电功率：
若ΔW>Wfuel，电负荷***2限电运行进行海水淡化。
若ΔW≤Wfuel，燃料电池热电联供***4只需满足电负荷***2正常运行进行海水淡化需求，不一定处于所定义的满状态发电功率条件下。
本发明创造了一种新型能源供给模式，提出了一种离网型风光储多能互补电热水气联供***，既解决了目前海岛离网型新能源多能互补集成***存在的限风限电等问题，同时由于引进了对传统多能互补集成***起缓冲作用的制氢***及起补充发电作用的燃料电池热电联供***4，使得***稳定性大大提高，并提供了***供热，实现了新能源的梯级利用，使得***能源综合效率得到提升，并产生了两种重要的工业原料氢气和氧气，使得***经济性能得以提升。
本发明的优点在于：
解决了限风限电问题：传统的离网型新能源多能互补集成***由于处于离网状态，当风力发电机、光伏发电组件、储能电池在某一时刻的发电功率大于负荷用电时且储能***1-3处于满荷电状态，这时不得不使整个多能互补集成***的出力端处于闲置状态，从而保证***的正常运行。本发明针对上述问题，提出了解决方案，既保证***的正常运行，同时可减轻清洁新能源浪费现象。
提供了缓冲发电***，并增加了能源梯级利用能力：传统离网型风光储新能源多能互补集成***在风光储三种能量供给端不满足负荷用电的情况下，不得不对负荷采用限电模式。本发明中的储氢子***及燃料电池热电联供***4的增加，作为传统风光储微电网***的有益补充，既增加了多能互补集成***的供电可靠和稳定性，也使得新能源的梯级利用成为可能。
燃料电池热电联供***4便于模块化组装和拆卸，可根据负荷情况采取多种发电状态，使得多能互补集成***具有较大灵活性。
本发明还提供了两种重要的工业原料氢气、氧气，提升了***的经济性能。
需要说明的是本实施例仅仅是对本发明的具体举例说明。本发明所在技术领域的普通技术人员在本发明具体实施例的基础上所做的修改及补充，在不违背本发明的宗旨及权利要求下，这样的修改及补充仍属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种离网型风光储多能互补电热水气联供***，其特征在于，包括风光储微电网子***（1）、电负荷***（2）、制氢/氧子***（3）、燃料电池热电联供***（4）、配电***（5）、能量管理***（6）、有源滤波器APF（7）、第一开关（8）、第二开关（9）、第三开关（10）、第四开关（11）和第五开关（12）；所述制氢/氧子***（3）连接第一开关（8），所述第一开关（8）分别连接配电***（5）、电负荷***（2）、有源滤波器APF（7）和第二开关（9），所述第二开关（9）分别连接能量管理***（6）、第三开关（10）、第四开关（11）和第五开关（12），所述第三开关（10）和第四开关（11）分别连接风光储微电网子***（1），所述第五开关（12）连接燃料电池热电联供***（4）；所述制氢/氧子***（3）和燃料电池热电联供***（4）连接；
所述风光储微电网子***（1）包括光伏发电***（1-1）、光储逆变***（1-2）、储能***（1-3）和风力发电***（1-4）；所述光伏发电***（1-1）包括光伏组件和汇流箱；所述光储逆变***（1-2）包括光储一体机；所述储能***（1-3）包括储能锂电池及电池BMS；所述风力发电***（1-4）包括风力发电机组及风机主控制器；所述光伏组件通过汇流箱连接光储逆变***（1-2），所述光储逆变***（1-2）分别连接锂电池和第四开关（11），所述风力发电机组连接第三开关（10），所述风机主控制器连接能量管理***（6）；
一种离网型风光储多能互补电热水气联供***的启动策略为：***接收到启动命令后，判断储能***（1-3）中储能锂电池SOC 值是否小于30%，若小于该值则***不启动，光伏组件通过光储一体机对储能锂电池进行充电；若储能锂电池SOC≥30%，光储逆变***（1-2）及储能***（1-3）以VF模式启动，建立***微电网，并对微电网的电能波动进行平抑；
一种离网型风光储多能互补电热水气联供***中，当储能锂电池SOC≥30%，建立起整个***微电网；在满足建立***微电网的前提下，***根据储能锂电池放电状态、风力发电机组所发电量状态、光伏组件所发电量状态及电负荷***（2）耗电状态决定是否启动制氢/氧子***（3）：
定义T时刻储能锂电池放电功率为Wbattery、风力发电机组发电功率为Wwind、光伏组件发电功率为Wpv、电负荷***（2）耗电功率Wl；
当Wbattery+Wwind+Wpv>Wl时，电负荷***（2）正常工作进行海水淡化，并启动制氢/氧子***（3）制氢；
当Wbattery+Wwind+Wpv=Wl时，电负荷***（2）正常工作进行海水淡化，制氢/氧子***（3）不动作；
当Wbattery+Wwind+Wpv<Wl时，制氢/氧子***（3）不动作且电负荷***（2）限电运行进行海水淡化；
在满足建立***微电网的前提下，一种离网型风光储多能互补电热水气联供***中，***制氢后的某个状态M工作状态如下；
定义状态M情况下燃料电池热电联供***4此刻满状态发电功率为Wfuel；
当Wbattery+Wwind+Wpv>Wl时，电负荷***2正常工作进行海水淡化，继续启动制氢/氧子***3制氢且燃料电池热电联供***4不动作；
当Wbattery+Wwind+Wpv=Wl时，电负荷***2正常工作进行海水淡化，制氢/氧子***3不动作且燃料电池热电联供***4不动作；
当Wbattery+Wwind+Wpv<Wl时，制氢/氧子***3不动作且燃料电池热电联供***4动作：
此时，根据Wl与Wbattery、Wwind、Wpv三者之和差值定义为∆W决定燃料电池热电联供***4发电功率：
若∆W>Wfuel，电负荷***2限电运行进行海水淡化；
若∆W≤Wfuel，燃料电池热电联供***4只需满足电负荷***2正常运行进行海水淡化需求，不一定处于所定义的满状态发电功率条件下。
2.根据权利要求1所述一种离网型风光储多能互补电热水气联供***，其特征在于，所述电负荷***（2）包括海淡控制器（2-1）和海水淡化设备（2-2）；所述制氢/氧子***（3）包括电解水制氢设备（3-1）、储氢设备（3-2）和储氧设备（3-3）；所述能量管理***（6）包括控制柜；所述配电***（5）包括低压电气柜；所述海淡控制器（2-1）连接能量管理***（6），所述储氢设备（3-2）和储氧设备（3-3）分别气路连接电解水制氢设备（3-1），电解水制氢设备（3-1）通过第一开关（8）连接能量管理***（6）。
3.根据权利要求2所述一种离网型风光储多能互补电热水气联供***，其特征在于，所述燃料电池热电联供***（4）包括氢混合器（4-1）、空气混合器（4-2）、SOFC燃料电池（4-3）、催化燃烧室（4-4）、空气供给装置（4-5）、换热设备（4-6）、第一旁通阀（4-7）、第二旁通阀（4-8）和用户端（4-9）；所述氢混合器（4-1）通过气路分别连接储氢设备（3-2）、SOFC燃料电池（4-3）阳极和第一旁通阀（4-7），所述第一旁通阀（4-7）通过气路分别连接SOFC燃料电池（4-3）阳极和催化燃烧室（4-4），SOFC燃料电池（4-3）阴极通过气路分别连接空气混合器（4-2）和第二旁通阀（4-8），所述空气混合器（4-2）通过气路分别连接空气供给装置（4-5）和第二旁通阀（4-8），所述第二旁通阀（4-8）通过气路连接催化燃烧室（4-4），所述催化燃烧室（4-4）连接换热设备（4-6），所述换热设备（4-6）分别通过热水管道和冷水管道连接用户端（4-9）。
4.根据权利要求3所述一种离网型风光储多能互补电热水气联供***，其特征在于，所述光伏组件接收太阳能转化成电能依次通过汇流箱和直流母线流入光储一体机，通过光储一体机完成锂电池充放电。
5.根据权利要求4所述一种离网型风光储多能互补电热水气联供***，其特征在于，所述能量管理***（6）对光储逆变***（1-2）、电池BMS、风机主控制器、海淡控制器、电解水制氢设备和燃料电池热电联供***进行控制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811240737.5A CN109194283B (zh) | 2018-10-23 | 2018-10-23 | 一种离网型风光储多能互补电热水气联供*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811240737.5A CN109194283B (zh) | 2018-10-23 | 2018-10-23 | 一种离网型风光储多能互补电热水气联供*** |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109194283A CN109194283A (zh) | 2019-01-11 |
| CN109194283B true CN109194283B (zh) | 2024-07-02 |
Family
ID=64942883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811240737.5A Active CN109194283B (zh) | 2018-10-23 | 2018-10-23 | 一种离网型风光储多能互补电热水气联供*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109194283B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109462253B (zh) * | 2018-11-15 | 2021-09-24 | 中广核研究院有限公司 | 一种离网型交直流混合微电网***及其控制方法 |
| CN110190621A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-08-30 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种燃料电池的分布式光伏集成***及集成方法 |
| CN110518865B (zh) * | 2019-08-09 | 2021-07-20 | 华南理工大学 | 一种风电-光电耦合的工业规模稳定供氢*** |
| WO2022064344A1 (en) * | 2020-09-23 | 2022-03-31 | SEGALIS, Benyamin | An eco-friendly system and method for generating electricity for buildings |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103904350A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-02 | 华东理工大学 | 一种集成热交换及催化反应的sofc***用辅助元件 |
| CN207010252U (zh) * | 2017-04-10 | 2018-02-13 | 河北工程大学 | 一种基于多种能源互补的分布式发电装置 |
| CN109193783A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-11 | 哈尔滨电气股份有限公司 | 一种离网型风光储多能互补电热水气联供方法 |
| CN208820742U (zh) * | 2018-10-23 | 2019-05-03 | 哈尔滨电气股份有限公司 | 一种离网型风光储多能互补电热水气联供*** |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7000395B2 (en) * | 2004-03-11 | 2006-02-21 | Yuan Ze University | Hybrid clean-energy power-supply framework |
| CN100454646C (zh) * | 2007-01-12 | 2009-01-21 | 中国科学技术大学 | 一种固体氧化物燃料电池热电冷联供和储能*** |
| CN201025418Y (zh) * | 2007-01-12 | 2008-02-20 | 中国科学技术大学 | 一种固体氧化物燃料电池热电冷联供和储能装置 |
| CN103199561A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-07-10 | 昆山弗尔赛能源有限公司 | 一种基于燃料电池、风能、太阳能的风光氢互补并网型电站 |
| CN105356573B (zh) * | 2015-12-10 | 2018-02-06 | 青岛浪芯电子科技有限公司 | 多能互补发电***及供电分配方法 |
| CN106208910A (zh) * | 2016-08-27 | 2016-12-07 | 温州集智科技有限公司 | 一种基于海洋能、太阳能和氢能的互补发电*** |
| CN107827256B (zh) * | 2017-08-08 | 2020-06-02 | 江苏丰海新能源淡化海水发展有限公司 | 一种风光储互补集装箱式智能微电网海水淡化*** |
-
2018
- 2018-10-23 CN CN201811240737.5A patent/CN109194283B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103904350A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-02 | 华东理工大学 | 一种集成热交换及催化反应的sofc***用辅助元件 |
| CN207010252U (zh) * | 2017-04-10 | 2018-02-13 | 河北工程大学 | 一种基于多种能源互补的分布式发电装置 |
| CN109193783A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-11 | 哈尔滨电气股份有限公司 | 一种离网型风光储多能互补电热水气联供方法 |
| CN208820742U (zh) * | 2018-10-23 | 2019-05-03 | 哈尔滨电气股份有限公司 | 一种离网型风光储多能互补电热水气联供*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109194283A (zh) | 2019-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109193783B (zh) | 一种离网型风光储多能互补电热水气联供方法 | |
| CN109194283B (zh) | 一种离网型风光储多能互补电热水气联供*** | |
| CN109462253B (zh) | 一种离网型交直流混合微电网***及其控制方法 | |
| CN109474010B (zh) | 一种具有氢能循环利用的并网型微电网***及其控制方法 | |
| CN110654520A (zh) | 一种采用燃料电池船舶直流组网***和应用此***的船舶 | |
| CN107017651A (zh) | 一种风电制氢储能的氢燃料复合电池及其发电方法 | |
| CN114024327B (zh) | 一种基于可再生能源发电多能互补的控制***及方法 | |
| CN214411264U (zh) | 一种基于光伏制氢的燃料电池热电联产智能*** | |
| CN112803567B (zh) | 基于智能楼宇光储供电设备的参数优化设计方法及*** | |
| CN106086923A (zh) | 一种耦合co2资源化利用的制氢储能装置 | |
| CN111237129A (zh) | 风光互补离线发电驱动区块采油*** | |
| CN111668869A (zh) | 一种离网型风电制氢***及其容量匹配方法 | |
| CN110768279A (zh) | 一种基于光、气、氢、储的多能互补分布式能源供能方法与*** | |
| CN206070012U (zh) | 一种耦合co2资源化利用的制氢储能装置 | |
| CN106086924B (zh) | 一种耦合co2资源化利用的制氢储能方法 | |
| CN115441517B (zh) | 新型数据中心供配电***及其控制方法 | |
| CN208820742U (zh) | 一种离网型风光储多能互补电热水气联供*** | |
| CN115473279A (zh) | 一种含电解水制氢负载的风光储离网微电网运行控制方法 | |
| CN209313514U (zh) | 光氢储能供电装置 | |
| CN115637455A (zh) | 一种基于太阳能发电供能的质子交换膜pem电解水制氢*** | |
| CN114221386A (zh) | 500kVA光、风、柴、氢、电、储能多功能互补供电装置及其供电方法 | |
| CN211063574U (zh) | 一种基于氢储能的新型净零能耗建筑的能源*** | |
| CN113846340A (zh) | 一种氢能管理*** | |
| CN113746081A (zh) | 一种多能互补新能源微电网*** | |
| CN208835818U (zh) | 一种光伏智能配电*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |