热-氢双SOC氢储能系统及优化方法技术方案

本发明专利技术提供一种热

【技术实现步骤摘要】
热
‑
氢双SOC氢储能系统及优化方法


[0001]本专利技术涉及能源
，尤其涉及一种热
‑
氢双SOC氢储能系统及优化方法。

技术介绍

[0002]随着能源结构的变化，以新能源为主体的新型电力系统将成为为未来能源系统转型发展的重要方向。近年来，在新能源资源富集地区，风、光等新能源已成为当地主体电源。随之而来的稳定性、安全性问题已成为制约高比例新能源电网进一步发展的瓶颈。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种热
‑
氢双SOC氢储能系统，用以解决现有技术中稳定性、安全性问题已成为制约高比例新能源电网进一步发展的瓶颈的缺陷，通过利用氢储能作为完全清洁的储能方式，既具备响应速度快、储能容量大和跨季节储能的优势，又能够适应气候干旱寒冷，昼夜温差大的运行环境的优势，配置电解槽和燃料电池实现对能量在电能、热能和氢能之间的转化，保证了混合系统运行的稳定性和和可靠性。
[0004]本专利技术还提供一种热
‑
氢双SOC氢储能系统的优化方法，用以解决现有技术中风电场与储能构成混合系统成为保证高比例风电电力系统运行成本高、运行效率低的缺陷，通过对氢储能系统的配置优化，降低常规机组运行成本、提高风电场并网功率、优化储能系统运行效率。
[0005]根据本专利技术第一方面提供的一种热
‑
氢双SOC氢储能系统，包括：电能输入通路、电能输出通路、储氢罐、电解槽和燃料电池；
[0006]所述电能输入通路与所述电解槽的输入端连接；
[0007]所述电解槽的输出端与所述储氢罐的输入端连接；
[0008]所述储氢罐的输出端与所述燃料电池的输入端连接；
[0009]所述燃料电池的输出端与所述电能输出通路连接；
[0010]其中，所述电解槽将所述电能输入通路输送的电能转化为氢能，并存储于所述储氢罐；
[0011]所述燃料电池将所述储氢罐存储的氢能转化为电能，并通过所述电能输出通路实现向电负荷供电。
[0012]根据本专利技术的一种实施方式，还包括：热能循环回路，所述热能循环回路分别与所述电解槽和所述燃料电池连接，用于实现热能在所述电解槽和所述燃料电池之间的循环传递。
[0013]具体来说，本实施例提供了一种热能循环回路的实施方式，通过设置热能循环回路实现了对热能的循环利用，提高氢储能系统运行的效率和可靠性，并且维持系统温度的稳定。
[0014]根据本专利技术的一种实施方式，还包括：供水通路，所述供水通路分别与所述电解槽的输入端和所述燃料电池的输出端连接，用于将所述燃料电池形成的水输送至所述电解
槽。
[0015]具体来说，本实施例提供了一种供水通路的实施方式，供水通路的设置，实现了将燃料电池处生成的水导流至电解槽，供给电解槽，以便电解槽利用电能对水进行分解，生成氢气最终将电能转化为氢能进行存储。
[0016]根据本专利技术的一种实施方式，所述供水通路与所述热能循环回路耦合，用于通过所述热能循环回路内的热能对所述供水通路内的水进行预热。
[0017]具体来说，本实施例提供了一种供水通路与热能循环回路耦合的实施方式，通过将供水通路与热能循环回路进行耦合，使得从燃料电池流向电解槽的水得到预热，提升工作效率。
[0018]根据本专利技术的一种实施方式，还包括：换热器和储热罐；
[0019]所述换热器与所述热能循环回路耦合；
[0020]所述储热罐与所述换热器连接，用于通过所述换热器实现对所述热能循环回路内热能的存储。
[0021]具体来说，本实施例提供了一种换热器和储热罐的实施方式，通过设置换热器和储热罐，实现了对热能循环回路中热能的存储，对热能循环回路中的热能进行调节，维持系统温度的稳定。
[0022]在可能的实施方式中，储热罐还为热负荷供热。
[0023]根据本专利技术第二方面提供的一种上述的热
‑
氢双SOC氢储能系统的优化方法，包括：
[0024]获取电能输入通路的实际输出功率和输出功率影响因子，并构建电能输入通路的输出功率简化模型，通过所述输出功率简化模型得到电能输入通路的装机功率；
[0025]获取电能输入通路的预测输出功率影响因子，并根据电能输入通路的装机功率构建电能输入通路的预测功率模型，通过所述预测功率模型得到电能输入通路的预测功率；
[0026]获取电能输入通路的可用系数，并根据电能输入通路的预测功率构建电能输入通路的可调度功率模型，通过所述可调度功率模型得到电能输入通路的可调度功率；
[0027]根据电能输入通路的实际输出功率和电能输入通路的可调度功率得到电能输入通路在设定时间内的总偏差功率；
[0028]获取电网火电机组的输出功率、电网火电机组的运行成本系数、上网电价、惩罚系数、电网母线标号和电网母线数据集，并根据电能输入通路的装机功率和总偏差功率构建热
‑
氢双SOC氢储能系统的运行成本函数；
[0029]对所述运行成本函数添加约束条件，并根据所述约束条件对所述运行成本函数进行计算，获得对应的最小运行成本。
[0030]根据本专利技术的一种实施方式，所述对所述运行成本函数添加约束条件的步骤中，具体包括：
[0031]获取t时刻电解槽产生的功率、产氢速率、氢气的高热值和电解槽效率，并构建电解槽模型，通过所述电解槽模型得到电解槽消耗的功率；
[0032]获取t时刻燃料电池产生的热功率、燃料电池消耗氢的速率和燃料电池效率，并构建燃料电池模型，通过所述燃料电池模型得到燃料电池产生的电功率；
[0033]获取t
‑
1时刻储氢罐中的总氢能状态量、储氢罐最大储氢能量和时间间隙，并根据
所述电解槽消耗的功率、所述电解槽效率、所述燃料电池产生的电功率和所述燃料电池效率构建第一氢平衡SOC模型，并通过所述第一氢平衡SOC模型计算t时刻储氢罐中的总氢能状态量；
[0034]根据t时刻的储氢罐中的总氢能状态量构建热
‑
氢平衡双SOC约束。
[0035]具体来说，本实施例提供了一种对所述运行成本函数添加约束条件的实施方式。
[0036]根据本专利技术的一种实施方式，所述对所述运行成本函数添加约束条件的步骤中，具体包括：
[0037]获取t时刻电解槽消耗的功率、产氢速率、氢气的高热值和电解槽效率，并构建电解槽模型，通过所述电解槽模型得到电解槽产生的功率；
[0038]获取t时刻燃料电池产生的电功率、燃料电池消耗氢的速率和燃料电池效率，并构建燃料电池模型，通过所述燃料电池模型得到燃料电池产生的热功率；
[0039]获取t
‑
1时刻储氢罐中的总热能状态量、储氢罐最大储热能量和时间间隙，并根据所述电解槽产生的功率、所述燃料电池产生的电功率、电解槽产生的热能、燃料电池产生的热能、热
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氢双SOC氢储能系统消耗的热能和所述换热器效率构建第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热
‑
氢双SOC氢储能系统，其特征在于，包括：电能输入通路、电能输出通路、储氢罐、电解槽和燃料电池；所述电能输入通路与所述电解槽的输入端连接；所述电解槽的输出端与所述储氢罐的输入端连接；所述储氢罐的输出端与所述燃料电池的输入端连接；所述燃料电池的输出端与所述电能输出通路连接；其中，所述电解槽将所述电能输入通路输送的电能转化为氢能，并存储于所述储氢罐；所述燃料电池将所述储氢罐存储的氢能转化为电能，并通过所述电能输出通路实现向电负荷供电。2.根据权利要求1所述的一种热
‑
氢双SOC氢储能系统，其特征在于，还包括：热能循环回路，所述热能循环回路分别与所述电解槽和所述燃料电池连接，用于实现热能在所述电解槽和所述燃料电池之间的循环传递。3.根据权利要求2所述的一种热
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氢双SOC氢储能系统，其特征在于，还包括：供水通路，所述供水通路分别与所述电解槽的输入端和所述燃料电池的输出端连接，用于将所述燃料电池形成的水输送至所述电解槽。4.根据权利要求3所述的一种热
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氢双SOC氢储能系统，其特征在于，所述供水通路与所述热能循环回路耦合，用于通过所述热能循环回路内的热能对所述供水通路内的水进行预热。5.根据权利要求2至4任一所述的一种热
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氢双SOC氢储能系统，其特征在于，还包括：换热器和储热罐；所述换热器与所述热能循环回路耦合；所述储热罐与所述换热器连接，用于通过所述换热器实现对所述热能循环回路内热能的存储。6.一种上述权利要求1至5任一所述的热
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氢双SOC氢储能系统的优化方法，其特征在于，包括：获取电能输入通路的实际输出功率和输出功率影响因子，并构建电能输入通路的输出功率简化模型，通过所述输出功率简化模型得到电能输入通路的装机功率；获取电能输入通路的预测输出功率影响因子，并根据电能输入通路的装机功率构建电能输入通路的预测功率模型，通过所述预测功率模型得到电能输入通路的预测功率；获取电能输入通路的可用系数，并根据电能输入通路的预测功率构建电能输入通路的可调度功率模型，通过所述可调度功率模型得到电能输入通路的可调度功率；根据电能输入通路的实际输出功率和电能输入通路的可调度功率得到电能输入通路在设定时间内的总偏差功率；获取电网火电机组的输出功率、电网火电机组的运行成本系数、上网电价、惩罚系数、电网母线标号和电网母线数据集，并根据电能输入通路的装机功率和总偏差功率构建热
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氢双SOC氢储能系统的运行成本函数；对所述运行成本函数添加约束条件，并根据所述约束条件对所述运行成本函数进行计算，获得对应的最小运行成本。7.根据权利要求6所述的一种热<...

【专利技术属性】
技术研发人员：司杨，梅生伟，陈来军，高梦宇，麻林瑞，
申请(专利权)人：青海大学，
类型：发明
国别省市：