[发明专利]适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统和方法

说明书

本发明提供的一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理‑电解制氢组合系统和方法，利用波动性电源的富余电力同时供给电化学水处理和电解水制氢，电解水制氢的原料水从电化学处理电源所在地的原水而获得，解决了清洁电源富余地区水资源缺乏对制氢的不利影响，实现了较高的综合效益，产生的氢气具有较高的价值，可带动周边地区产业的绿色优化升级。可实现波动性电源的灵活调峰，提高电网或局部分布式用电的稳定性，增加清洁的波动电源上网空间或增加火电调峰深度。

技术领域

本发明涉及一种波动性电源调峰的方法，特别涉及一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统和方法。

背景技术

近年来，风电、光伏等可再生能源发电装机发展迅速，未来波动性能源发电将占据更大的电能比例，给用电平稳和安全提出了更高的要求。通过电解制氢，将波动性可再生能源或过剩火电转化为氢气，可实现能源的大规模、长周期削峰填谷，是一种良好的平抑波动的方法。然而，我国风、光资源丰富的三北等地区往往同时面临着缺水的问题，而电解水制氢对水质要求很高，限制了在风、光富余地区利用电解水制氢调峰的大规模应用。同时，这些地区的地下水往往水质较差，含盐量、硬度较高，利用常规的膜处理方法难以处理，电厂内饮用水和生活用水往往依靠外运，极大地增加了电厂的运行成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统和方法，解决了现有的电解水制氢对水质要求高，导致电厂运行成本高的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统，包括波动性电源、控制单元、电化学水处理单元和电解制氢单元，其中，波动性电源的信号输出端连接控制单元的信号输入端；控制单元的信号输出端连接电化学水处理单元和电解制氢单元；波动性电源的电源接出端连接电化学处理单元和电解制氢单元的电源接入端；电化学水处理单元的入水口连接电厂原水水泵的出水口；电化学水处理单元的出水口连接电解制氢单元的补水口。

优选地，所述波动性电源为风电、光伏、水电或有调峰需求的火电中的一种或几种。

优选地，所述控制单元包括数据获取模块、判断模块和控制模块，其中，数据获取模块从波动性电源的信号输出端接收波动性电源的实时可发电量和应发电量，并将获取的波动性电源的实时可发电量和应发电量传输到判断模块；判断模块将波动性电源的实时可发电量和应发电量进行对比，判断波动性电源是否处于限电状态，并计算限电容量；数据获取模块同时从电化学水处理单元和电解制氢单元实时获取电化学水处理和电解制氢的负荷情况，并将获取的负荷情况传输到判断模块；判断模块将波动性电源的限电容量和电化学水处理单元及电解制氢单元的实时负荷进行对比，并将对比结果传输到控制模块；控制模块向电化学水处理单元和电解制氢单元发出启动或停止以及加速或减慢的指令。

优选地，电化学处理单元包括电化学除垢单元和膜处理单元，其中，电厂原水水泵的出口连接电化学除垢单元的进水口，电化学除垢单元的出水口连接膜处理单元的进水口，膜处理单元的浓水出水口连接电化学除垢单元的进水口，膜处理单元的淡水出水口连接电解制氢单元的补水口。

优选地，电解制氢单元包括电解制氢设备，电解制氢设备是碱性水电解制氢设备、固体聚合物电解制氢设备和固体氧化物电解制氢设备中的一种或几种。

一种利用电化学水处理-电解制氢组合系统进行波动性电源调峰的方法，基于所述的一种适用于波动性电源调峰的电化学水处理-电解制氢组合系统，包括以下步骤：

通过波动性电源的信号输出端向控制单元传递电源实时可发电量和应发电量；控制单元根据接收到的可发电量和应发电量判断电源限电状态；控制单元获取电化学水处理单元和电解制氢单元的电化学水处理及电解制氢的实时负荷；并将波动性电源的限电容量和电化学水处理及电解制氢的实时负荷进行对比；控制单元根据对比结果控制电化学水处理单元和电解制氢单元的启动、停止、加速或减慢。