[发明专利]一种水电站自消纳氢电联供厂用电系统及方法

说明书

本发明涉及水力发电技术领域，具体涉及一种水电站自消纳氢电联供厂用电系统及方法。包括0.4KV母线供电端、直流用电系统、交流用电系统、AC/DC装置、DC/AC装置、电解制氢装置、储氧装置、储氢装置和氢燃料电池，0.4KV母线供电端通过AC/DC装置与直流用电系统和电解制氢装置供电端电连接，电解制氢装置的氧气输出端和氢气输出端分别与储氧装置和储氢装置连接，储氧装置的氧气出口和储氢装置的氢气出口均与氢燃料电池的燃气入口连接，氢燃料电池的电源输出端通过DC/AC装置与交流用电系统电连接。提升了厂用电系统设备利用率。采用本系统之后，设备将长期处于满负荷运行状态，用电过程的损耗比率低，经济性大大提升。

技术领域

本发明涉及水力发电技术领域，具体涉及一种水电站自消纳氢电联供厂用电系统及方法。

背景技术

水电站电能无法消纳而导致的弃水问题，将会造成巨大的经济损失。根据网上数据显示，2017年，四川公布省调水电调峰弃水损失电量140亿千瓦时，而行业统计省调水电弃水达到377亿千瓦时，全省弃水电量550亿千瓦时。网上数据显示“受金沙江流域各电站调度不畅影响，向家坝水电站和临近的溪洛渡水电站每年弃水弃电共计约60亿度。”同时，“受金沙江干支流各电站调度不畅影响，向家坝、溪洛渡水电站每年都存在弃水弃电现象，如果干支流各电站继续各自为政的话，可能会产生一些人为的洪峰，这一现象或将加剧。金沙江目前在建的大型水电站还有白鹤滩水电站和乌东德水电站，将分别在2020年和2021年投运。”

由于行业统计口径的不同，实际各类型水电站的弃水量到底多少，很难提出准确数值，但由该问题引申出一个重要需求——即提高水能利用效率。

传统意义上，水电站主要成本投入为工程建设期的建设成本及运营期间的运营成本；主要收入为电站的电费收入，向电网输送电量越多，经济收入越高。而受限于外部因素的影响，如水电快速发展与电力需求增长缓慢不匹配；汛期来水偏丰，低谷时段电力系统运行需要水电调峰弃水；现有外送通道能力尚有潜力可挖；局部网架薄弱和特高压输送通道能力受限；火电调度运行管理有待进一步优化等种种原因，水电站能够发出的电能大于电网能够消纳，就会出现弃水问题。

目前，各大水电站较多依赖外部协调调度运行管理、电能消纳通道、用户消纳等因素来解决富余电能的消纳问题。而电源规划、电网规划、负荷需求需要多部门同时协调解决，解决难度大，协调面广。因此，水电站“富余电能”能否由电站内部消纳(零排放)，并从此不再依赖电网和调度，是一个极其有挑战性的任务。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种利用水电站富余电力，实现制氢、供氢、储氢、氢燃料电池供电的水电站自消纳氢电联供厂用电系统及方法。

本发明一种水电站自消纳氢电联供厂用电系统，其技术方案为：包括0.4KV母线供电端、直流用电系统、交流用电系统、AC/DC装置、DC/AC装置、电解制氢装置、储氧装置、储氢装置和氢燃料电池，所述0.4KV母线供电端通过AC/DC装置与直流用电系统和电解制氢装置供电端电连接，所述电解制氢装置的氧气输出端和氢气输出端分别与储氧装置和储氢装置连接，所述储氧装置的氧气出口和储氢装置的氢气出口均与氢燃料电池的燃气入口连接，所述氢燃料电池的电源输出端通过DC/AC装置与交流用电系统电连接。

较为优选的，所述电解制氢装置包括电解槽、纯水泵、氧气分离器、氢气分离器、氧气阀、氢冷却器、冷却水阀门、碱液回收泵，所述纯水泵与水电站内水资源连通，所述纯水泵输出端与电解槽进水端连通，所述电解槽经氢气管路和氧气管路分别与氢气分离器和氧气分离器连通，所述氢气分离器通过氢气阀与储氢装置连通，所述氧气分离器通过氧气阀与储氧装置连通，所述氢气分离器和氧气分离器的碱液出口通过碱液回收泵与电解槽连通。