一种海上风电机组制氢储能系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种海上风电机组制氢储能系统，包括：储能系统，分别与所述储能系统连接的风电机组系统和氢气系统；所述风电机组系统还分别与所述氢气系统和外部电网连接；所述氢气系统还与外部氢气用户连接，所述氢气系统根据所述储能系统的输出功率制备氢气，并将氢气输送至所述外部氢气用户，本实用新型专利技术一方面解决了海上风电机组长久以来的弃风问题；另一方面，将风电机组与制氢储能系统视作一个系统，加强了整个海上风电机组系统的调频能力，使得更好的满足电网调度的要求，为调和风力发电的不稳定性与电网调度需求的确定性之间的矛盾提供了一种解决方案。矛盾提供了一种解决方案。矛盾提供了一种解决方案。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电机组制氢储能系统


[0001]本技术涉及海上风电机组制氢储能
，具体涉及一种海上风电机组制氢储能系统。

技术介绍

[0002]随着环境污染、全球变暖、能源短缺等问题的日益严重，全世界各国对于清洁能源的重视程度也在与日俱增，根据国家3060“碳达峰”和“碳中和”的目标指示，如果到2060年，我国实现“碳中和”，那么风电的装机容量将是现在的12倍多，但是，对于我国风电行业来说，亟待解决的技术性问题还有很多。
[0003]氢也是一种清洁能源，燃烧产生水，不会产生任何污染物。将太阳能、风能、水的势能等可再生能源转化为电能，利用电解电池，电解水制氢，通过高效储氢材料常温储存，或经管道输送，其危险性相比天然气更安全。利用氢燃料电池发电，可以取代当前污染环境且不可再生的化石燃料，
[0004]现有技术中电解制氢的成本和存储运输氢的成本是巨大的。因此加强对储氢材料、氢的电解制取和燃料电池的开发力度，大幅降低其成本，将是氢能产业能否取得突破的关卡。而现有风电技术中存在风资源分布与本地电能消纳能力的不匹配造成的弃风问题，每年造成了大量的资源浪费。以及由于风力发电的不确定性，会给大电网带来冲击，电网的调度将是一大挑战。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是为了提供一种海上风电机组制氢储能系统。旨在解决现有技术中海上风电机组的弃风和风力发电的不确定性所带来的电网调度的问题。
[0006]为达到上述目的，本技术通过以下技术方案实现：
[0007]本技术提供一种海上风电机组制氢储能系统，包括：
[0008]储能系统，分别与所述储能系统连接的风电机组系统和氢气系统；
[0009]所述风电机组系统还分别与所述氢气系统和外部电网连接；
[0010]所述氢气系统还与外部氢气用户连接，所述氢气系统根据所述储能系统的输出功率制备氢气，并将氢气输送至所述外部氢气用户；
[0011]当所述风电机组系统当前最大可输出功率与电网负荷要求持平时，所述风电机组系统与所述储能系统和所述氢气系统均断开连接，所述风电机组系统直接并网发电；
[0012]当所述风电机组系统当前最大可输出功率超过电网负荷要求时，所述风电机组系统与所述储能系统和所述氢气系统均恢复连接，所述储能系统根据所述氢气系统的输入功率切换工作模式；
[0013]当所述风电机组系统当前最大可输出功率低于电网负荷要求时，所述风电机组系统与所述储能系统和所述氢气系统恢复连接，所述氢气系统输出电能至所述风电机组系统，所述储能系统根据所述氢气系统的输出功率切换工作模式。
[0014]优选的，所述储能系统根据所述氢气系统的输入功率切换工作模式，其具体为：当所述氢气系统的输入功率不足时，所述储能系统启动放电模式，以稳定所述氢气系统的功率；当所述氢气系统的输入功率过高时，所述储能系统启动充电模式，以将多余的电能存储至所述储能系统内。
[0015]优选的，所述储能系统根据所述氢气系统的输出功率切换工作模式，其具体为：当所述氢气系统的输出功率高于负荷要求时，所述储能系统启动充电模式，以将多余的电能存储至所述储能系统内；当所述氢气系统的输出功率低于所述负荷要求时，所述储能系统启动放电模式，以输出电能至所述风电机组系统。
[0016]优选的，所述风电机组系统包括：依次连接的风轮及传动机构，风电机组发电机，AC
‑
DC变换系统，DC
‑
AC变换系统和风电机组变压器；
[0017]所述AC
‑
DC变换系统设置在风电机组变流器整流侧；
[0018]所述DC
‑
AC变换系统设置在风电机组变流器逆变侧；
[0019]所述AC
‑
DC变换系统分别与所述氢气系统和所述储能系统连接，所述DC
‑
AC变换系统还分别与所述储能系统和所述氢气系统连接，所述风电机组变压器还与所述外部电网连接。
[0020]优选的，所述氢气系统包括：
[0021]制氢系统；
[0022]储氧系统，其与所述制氢系统的连接；
[0023]储氢系统，其与所述制氢系统连接；
[0024]氢燃料电池，其分别与所述储氧系统和所述储氢系统连接，
[0025]所述氢燃料电池还与所述DC
‑
AC变换系统连接，所述储氢系统还与所述外部氢气用户连接。
[0026]优选的，所述氢燃料电池的输入端包括：氢气输入端和氧气输入端，所述氢气输入端与所述储氢系统的输出端连接，所述氧气输入端与所述储氧系统的输出端连接。
[0027]优选的，所述氢燃料电池的输出端与所述储能系统的充电接口连接。
[0028]优选的，所述制氢系统、所述储能系统和所述氢燃料电池的各自两侧均设置有第一开关。
[0029]优选的，还包括：控制器，所述第一开关与所述控制器连接，所述控制器控制所述第一开关的启动和断开，
[0030]当所述风电机组系统当前最大可输出功率与电网负荷要求持平时，所述控制器控制断开所述储能系统、所述制氢系统和所述氢燃料电池的各自两侧的所述第一开关，当所述风电机组系统当前最大可输出功率超过电网负荷要求时，所述控制器控制启动所述储能系统和所述制氢系统的输入侧的所述第一开关，当所述风电机组系统当前最大可输出功率低于电网负荷要求时，所述控制器控制启动所述氢燃料电池和所述储能系统的输出侧的所述第一开关。
[0031]优选的，还包括断路器和第二开关，所述风电机组变压器的高压侧和低压侧均设有所述断路器和所述第二开关，所述断路器和所述第二开关以对所述风电机组变压器高压侧和低压侧电路进行保护。
[0032]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0033]本技术一方面解决了海上风电机组长久以来的弃风问题；另一方面，将风电机组与制氢储能系统视作一个系统，加强了整个海上风电机组系统的调频能力，使得更好的满足电网调度的要求，为调和风力发电的不稳定性与电网调度需求的确定性之间的矛盾提供了解决方案。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
[0035]图1为本技术一实施例提供的一种海上风电机组制氢储能系统的结构示意图。
[0036]附图标记说明：1
‑
风轮及传动机构，2
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风电机组发电机，3
‑
AC
‑
DC变换系统，4
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DC
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AC变换系统，5
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储能系统，6
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制氢系统，7
‑
储氧系统，8
‑
氢燃料电池，9
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电机组制氢储能系统，其特征在于，包括：储能系统，分别与所述储能系统连接的风电机组系统和氢气系统；所述风电机组系统还分别与所述氢气系统和外部电网连接；所述氢气系统还与外部氢气用户连接，所述氢气系统根据所述储能系统的输出功率制备氢气，并将氢气输送至所述外部氢气用户；当所述风电机组系统当前最大可输出功率与电网负荷要求一致时，所述风电机组系统与所述储能系统和所述氢气系统均断开连接，所述风电机组系统直接并网发电；当所述风电机组系统当前最大可输出功率超过电网负荷要求时，所述风电机组系统与所述储能系统和所述氢气系统均恢复连接，所述储能系统根据所述氢气系统的输入功率切换工作模式；当所述风电机组系统当前最大可输出功率低于电网负荷要求时，所述风电机组系统与所述储能系统和所述氢气系统均恢复连接，所述氢气系统输出电能至所述风电机组系统，所述储能系统根据所述氢气系统的输出功率切换工作模式。2.如权利要求1所述的海上风电机组制氢储能系统，其特征在于，所述储能系统根据所述氢气系统的输入功率切换工作模式，其具体为：当所述氢气系统的输入功率低于所述氢气系统制氢所需功率时，所述储能系统启动放电模式，以稳定所述氢气系统的功率；当所述氢气系统的输入功率高于所述氢气系统制氢所需功率时，所述储能系统启动充电模式，以将多余的电能存储至所述储能系统内。3.如权利要求1所述的海上风电机组制氢储能系统，其特征在于，所述储能系统根据所述氢气系统的输出功率切换工作模式，其具体为：当所述氢气系统的输出功率高于负荷要求时，所述储能系统启动充电模式，以将多余的电能存储至所述储能系统内；当所述氢气系统的输出功率低于所述负荷要求时，所述储能系统启动放电模式，以输出电能至所述风电机组系统。4.如权利要求3所述的海上风电机组制氢储能系统，其特征在于，所述风电机组系统包括：依次连接的风轮及传动机构，风电机组发电机，AC
‑
DC变换系统，DC
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AC变换系统和风电机组变压器；所述AC
‑
DC变换系统设置在风电机组变流器整流侧；所述DC
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱志权，丁彦，史俊伟，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：