[发明专利]一种综合能源站及其控制方法

说明书

本发明提供一种综合能源站及其控制方法，能源站包括燃料模块、热模块和电能路由器；燃料模块用于利用外部水源提供的水和外部气源提供的燃气生成电能和热能；热模块用于基于水和燃料模块提供的热能为外部热负荷供热，并将多余热能进行存储；电能路由器用于通过燃料模块的电能和外部电网的电能为外部电负荷供电，并将多余电能传输给外部电网，还用于将来自于分布式能源的电能为外部电负荷供电，不仅实现了电能的交互，也实现了热能的交互，大大太高了能源站的能源利用效率；通过碳捕获装置捕获了燃料模块产生的二氧化碳，减少了环境污染；通过电能路由器通节省了能源，且实现交流电能到不同电压等级交直流电能的转换，可提供多种电压等级的电能以满足外部电负荷的需求。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种综合能源站及其控制方法。

背景技术

目前大量的煤炭开采、运输和燃烧给环境带来极大的破坏，过度地开发利用化石燃料不仅加速了这些宝贵资源的枯竭，而且造成日益严重的环境问题。首先，能源站通过电、气、冷/热等多种不同形式能源的协调规划和运行，可梯级利用能源，提高能源利用效率。其次，能源站可以充分利用多种能源的时空耦合和互补性，弥补可再生能源间歇性和随机波动性等问题。最后，以电能为主，多个供能系统协调可避免依靠单纯某一供能系统导致的安全隐患，提高系统的自愈能力，提高能源供应安全性、可靠性。

分布式能源站多以某种分布式能源为主，如天然气分布式能源站、沼气能源站、氢能站、太阳能氢气站等，以具有节能减排的优点越来越受到重视，成为能源利用的一种趋势。分布式能源站以能源利用和环境效益为最大化为目标，将用户多种能源需求及资源配置状况进行整合优化。现有技术中的能源站虽然能够实现交流电和直流电的转换以及多种电压等级的转换，但是只能体现电能的交互，能源利用效率低。

发明内容

为了克服上述现有技术中能源利用效率低的不足，本发明提供一种综合能源站，包括燃料模块、热模块和电能路由器；

所述燃料模块与外部水源和外部气源连接，用于利用外部水源提供的水和外部气源提供的燃气生成电能和热能；

所述热模块与外部水源、外部热负荷和燃料模块均连接，用于基于水和燃料模块提供的热能为外部热负荷供热，并将多余热能进行存储；

所述电能路由器与燃料模块和外部电网连接，用于通过燃料模块的电能和外部电网的电能为外部电负荷供电，并将多余电能传输给外部电网，所述电能路由器还与分布式能源连接，用于将来自于分布式能源的电能为外部电负荷供电。

所述燃料模块包括转换单元和发电单元；

所述转换单元与外部水源、外部气源和热模块连接，用于利用燃气将水转换成水蒸气，并将水加热产生热能提供给热模块；

所述发电单元与转换单元和热模块连接，用于利用水蒸气产生机械能，并将机械能转换为电能提供给电能路由器。

所述燃料模块与外部水源之间设有电解制氢装置；

所述电解制氢装置与电能路由器连接，用于基于来自于电能路由器的电能将来自于外部水源的水进行电解，并将生成的氢气提供给燃料模块；

所述燃料模块还用于通过来自于外部水源的水和来自于电解制氢装置的氢气生成电能和热能。

所述燃料模块与电解制氢装置之间设有碳捕获模装置和制甲烷装置；

所述碳捕获模装置与燃料模块连接，用于捕获来自于燃料模块产生的二氧化碳；

所述制甲烷装置与碳捕获装置、电解制氢装置和外部气源连接，用于基于来自于碳捕获模装置的二氧化碳和来自于电解制氢装置的氢气生成甲烷，并将甲烷传输给外部气源。

所述电能路由器还与分布式能源连接，将来自于分布式能源的电能为外部电负荷供电。

所述燃料模块输出端设有制冷模块；