风电制氢装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及制氢技术领域，是一种风电制氢装置，其包括风场单元、电网单元、制热储热单元、AC/DC换流器和电解槽制氢单元，风场单元的第一输出端与电网单元电连接，风场单元的第二输出端与制热储热单元电连接，风场单元的第三输出端与AC/DC换流器的第一输入端电连接，AC/DC换流器的输出端与电解槽制氢单元电连接，电网单元与AC/DC换流器电连接。本实用新型专利技术通过对风电出力在一定程度上进行预测和控制实现电网调度在风电运行中提前获知并满足实际风电制氢系统中的电力分配，利用富余的风电制氢，能够方便持续生产氢气无环境污染，有效解决了现有的弃风限电的弊端，有效节约了制氢的成本，资源利用率高，最优化风场出力。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及制氢
，是一种风电制氢装置。
技术介绍
当前国内外以风力发电为代表的风能利用规模日益扩大，风能作为一种可再生能源，因其储量丰富、清洁环保、便于规模化开发等优点受到广泛关注。然而，由于风力发电特性，风资源在不同时间尺度上的可变性导致了风力发电机出力的波动性，即风能具有间歇性和波动性，当风速发生变化时，风电机组输出的功率也随之变化，从而影响电网的电能质量，因而必须将这些风电切出电网，而这又会造成风能的浪费；其次是输电容量，电网建设周期比较长，往往跟不上风力发电机的装机容量的增加量，由于风力发电的供给和需求很难协调，不利于实现灵活的电能调度，使得风力发电的年有效利用小时数远远不及常规发电厂，且维持电网稳定运行的能力十分有限；最后，是电力政策，在国内北方的供暖地区，在供暖季火力发电厂优先供暖，火力发电占据了更多的电网输电容量。风电制氢作为促进可再生电力就地消纳来解决弃风限电问题的路线已经在国外内形成共识，但是当前风电制氢并没有充分考虑到风电特性和水电解槽特性，往往不能最优化风场出力和电解槽，所以局部地区出现了较为严重的限电弃风。
技术实现思路
本技术提供了一种风电制氢装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术中风力发电存在的限电弃风的问题以及现有技术中风电制氢不能最优化风场出力和电解槽造成风电利用比例失调的问题。本技术的技术方案是通过以下措施来实现的：一种风电制氢装置，包括风场单元、电网单元、制热储热单元、AC/DC换流器和电解槽制氢单元，风场单元的第一输出端与电网单元的输入端电连接，风场单元的第二输出端与制热储热单元的输入端电连接，风场单元的第三输出端与AC/DC换流器的第一输入端电连接，AC/DC换流器的输出端与电解槽制氢单元的输入端电连接，电网单元的输出端与AC/DC换流器的第二输入端电连接。下面是对上述技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述还可包括风电制氢系统能量管理控制器、风场控制器、制热储热控制器和电解槽制氢控制器，风电制氢系统能量管理控制器与风场控制器电连接，风场控制器与风场单元电连接，风电制氢系统能量管理控制器与制热储热控制器电连接，制热储热控制器与制热储热单元电连接，风电制氢系统能量管理控制器与电解槽制氢控制器电连接，电解槽制氢控制器与电解槽制氢单元电连接。上述所述的制热储热单元可包括制热单元和储热单元，制热单元为电解槽制氢单元的制热模块，储热单元为锅炉水暖系统；或/和，储热单元为固态熔融盐储热系统。上述还可包括中央监控器、风场风能预测模块和电网调度预测模块，风场风能预测模块与中央监控器电连接，电网调度预测模块与中央监控器电连接。本技术通过对风电出力在一定程度上进行预测和控制实现电网调度在风电运行中提前获知实际风电制氢系统中的电力分配情况，对电解槽制氢进行针对性的设计和运营策略，实现在满足电网单元供电需求的基础上，充分利用风能，利用富余的风电制氢，能够方便持续生产氢气无环境污染，有效避免了现有的弃风限电的弊端，有效节约了制氢的成本，资源利用率高，最优化风场出力。附图说明附图1为本技术最佳实施例的结构示意图。附图2为本技术使用时的电路框图。附图3为本技术的使用流程图。具体实施方式本技术不受下述实施例的限制，可根据本技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。在本技术中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。下面结合实施例及附图对本技术作进一步描述：如附图1、2所示，该风电制氢装置包括风场单元、电网单元、制热储热单元、AC/DC换流器和电解槽制氢单元，风场单元的第一输出端与电网单元的输入端电连接，风场单元的第二输出端与制热储热单元的输入端电连接，风场单元的第三输出端与AC/DC换流器的第一输入端电连接，AC/DC换流器的输出端与电解槽制氢单元的输入端电连接，电网单元的输出端与AC/DC换流器的第二输入端电连接。这里，风场单元设有多个风力发电机，风力发电机由风机外部的控制器进行功率控制。可根据实际需要，对上述风电制氢装置作进一步优化或/和改进：如附图1、2所示，还包括风电制氢系统能量管理控制器、风场控制器、制热储热控制器和电解槽制氢控制器，风电制氢系统能量管理控制器与风场控制器电连接，风场控制器与风场单元电连接，风电制氢系统能量管理控制器与制热储热控制器电连接，制热储热控制器与制热储热单元电连接，风电制氢系统能量管理控制器与电解槽制氢控制器电连接，电解槽制氢控制器与电解槽制氢单元电连接。附图1、2所示，所述的制热储热单元包括制热单元和储热单元，制热单元为电解槽制氢单元的制热模块，储热单元为锅炉水暖系统；或/和，储热单元为固态熔融盐储热系统。工作时，储热单元可以是锅炉水暖系统或固态熔融盐储热系统，不限于此。如附图1、2所示，还包括中央监控器、风场风能预测模块和电网调度预测模块，风场风能预测模块与中央监控器电连接，电网调度预测模块与中央监控器电连接。这里，风场风能预测模块和电网调度预测模块均由功率预测模块来控制，功能预测模块属于中央监控器；风力发电机有风机外部控制器进行功率控制，风力发电机的功率控制命令来自于中央监控器；电解槽制氢单元由电解槽制氢控制器进行输入功率的控制；中央监控器接受来自制热储热控制器和电解槽制氢控制器输出的控制参数。以上技术特征构成了本技术的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。本技术实施例的工作过程：如附图1、2、3所示，第一步，风场风能预测模块对风场功率进行实时预测，预测值为Pw,同时电网调度预测模块对电网需求功率进行预测，预测值为Pg，风场实际功率为Pr，之后进入第二步；第二步，将风场功率预测值Pw和电网需求功率预测值Pg进行对比，如果Pw＞Pg,则计算电解槽制氢单元最大需求功率Pmax和电解槽制氢单元最小需求功率Pmin,之后进入第四步；第三步；如果Pw≤Pg，则将风场实际功率Pr与电网需求功率Pg进行大小判定，之后进入第四步；第四步，如果Pr＜Pg，那么在维持电解槽制氢单元最小需求Pmin的基础上，风场剩余电力全部并入电网单元，此时电网单元的功率为Pr-Pmin,当Pr-Pmin为正值，则向电网单元送电，当Pr-Pmin为负值时，电网单元反送电维持电解槽制氢单元的最低需求，之后进入第五步；第五步，如果Pmin-Pg＜Pr＜Pmax-Pg,那么并入电网单元的电力功率为Pg，其中用于电解槽制氢单元的功率为Pr-Pg，之后进入第六步；第六步，如果Pr＞Pmax+Pg,则开启最大的储热功率，同时对风机进行全场优化的变速变桨，实现对风机的功率限制。在第二步中，电解槽制氢单元分为两种功率P1，P2…Pn和p1，p2…pn，前者的功率分别大于后者的功率，对应的功率控制系数为K1，K2…Kn和k1，k2…kn，制热系统的功率为Pt，控制系数为T；电解槽制氢单元和制热单元的实时功率为P(realtime)的计算公式如下：其中1≥Ki≥0；1≥T≥0；1≥ki＞0；当T＝K1＝K2＝…＝Kn＝0时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电制氢装置，其特征在于包括风场单元、电网单元、制热储热单元、AC/DC换流器和电解槽制氢单元，风场单元的第一输出端与电网单元的输入端电连接，风场单元的第二输出端与制热储热单元的输入端电连接，风场单元的第三输出端与AC/DC换流器的第一输入端电连接，AC/DC换流器的输出端与电解槽制氢单元的输入端电连接，电网单元的输出端与AC/DC换流器的第二输入端电连接；其中：还包括风电制氢系统能量管理控制器、风场控制器、制热储热控制器和电解槽制氢控制器，风电制氢系统能量管理控制器与风场控制器电连接，风场控制器与风场单元电连接，风电制氢系统能量管理控制器与制热储热控制器电连接，制热储热控制器与制热储热单元电连接，风电制氢系统能量管理控制器与电解槽制氢控制器电连接，电解槽制氢控制器与电解槽制氢单元电连接。

【技术特征摘要】
1.一种风电制氢装置，其特征在于包括风场单元、电网单元、制热储热单元、AC/DC换流器和电解槽制氢单元，风场单元的第一输出端与电网单元的输入端电连接，风场单元的第二输出端与制热储热单元的输入端电连接，风场单元的第三输出端与AC/DC换流器的第一输入端电连接，AC/DC换流器的输出端与电解槽制氢单元的输入端电连接，电网单元的输出端与AC/DC换流器的第二输入端电连接；其中：还包括风电制氢系统能量管理控制器、风场控制器、制热储热控制器和电解槽制氢控制器，风电制氢系统能量管理控制器与风场控制器电连接，风场控制器与风场单元电连接，风电制氢系统能量管理控制器与制热储热控制器电连接，制热储热控制器与制热储热单元电连接，风电制氢系统能量管理控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨学军，
申请(专利权)人：新疆洁净能源技术研究院，
类型：新型
国别省市：新疆;65