[发明专利]一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统及控制方法

说明书

本发明公开一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，包括：风电系统和光电系统的输出端均并入电网；蓄电池，其输入端与风电系统和光电系统的输出端相连接，输出端并入电网；氢储能系统，其与风电系统和光电系统的输出端相连接；燃料电池与氢储能系统相连接；电蓄热锅炉，其与燃料电池、风电系统的输出端、光电系统的输出端和蓄电池的输出端相连接；其中，风电系统的输出端和光电系统的输出端可选择的与蓄电池、氢储能系统、电蓄热锅炉和电网相连接。本发明还公开了两种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，根据日间和夜间的不同用电需求分别进行控制，避免能源浪费。

技术领域

本发明涉及微电网系统优化技术领域，更具体的是，本发明涉及一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统及控制方法。

背景技术

传统的电网电源以热电联产机组为主，主要燃烧煤炭等不可再生化石能源进行供电供热，给环境造成无法挽回的破坏。随着经济社会的快速发展，能源和环境的问题日益加重，分布式发电技术得到了世界各地的高度重视。为了减少对化石能源的依赖性，开发新型能源、提高可再生能源利用率，是目前人类解决能源需求增长与能源短缺、能源利用与环境保护之间冲突的必然选择。

蓄热式电锅炉是以新的电热源形式代替燃煤锅炉，蓄热式电锅炉能够实现电力网络与供热网络互联，同时具备蓄热功能，是一种广义上的储能技术。且蓄热式电锅炉具有运行安全、清洁无污染、效率高的特点；同时蓄热式电锅炉供暖有效利用了夜间低谷段富余电力，提高了电力系统运维效率和经济效益。

氢气作为一种清洁的新能源，是工业生产中非常重要的原料，被广泛应用于石油化工、冶金工业、玻璃生产、电子工业等领域，其作为一种新能源正受到广泛的关注，并逐渐发展成为一种新型二次能源。同时，氢能具有能量密度高、绿色无污染等许多优点，并能满足资源与环境可持续发展的要求，氢储能被认为是一种具有极大潜力的新型大规模储能技术，采用蓄电池储能与氢储能相结合的储能方式，可以实现能量型储能与功率型储能二者之间的优势互补，从而提高微电网运行的经济性和安全可靠性。

氢燃料电池作为一种能量转换装置，通过电化学反应将化学能直接转换为电能，并不能存储能，这使其仅具备启动和停止2种模式。氢燃料启动到电能的转换大概需要一定的延时，也就是瞬间启动的能力不强，把这种现象称为慢动态响应，同时蓄热式电锅炉也有同样的现象。

发明内容

本发明设计开发了一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，通过风光发电联合储能设备组成微电网，采用蓄电池储能和氢储能两种储能方式来提高能源利用率，并且结合电采暖的方式来进行供热，从而也降低燃煤锅炉带来的环境污染。

本发明还设计开发了一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，通过判断电池荷电状态、储氢罐容量及锅炉蓄热量将蓄电池的荷电状态控制在30％-85％，克服了氢热慢动态响应的问题，延长电池的使用寿命。

本发明提供的技术方案为：

一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，包括：

风电系统，其将风能转换为电能，所述风电系统的输出端并入电网；以及

光电系统，其将太阳能转换为电能，所述光电系统的输出端并入电网；

蓄电池，其输入端与所述风电系统和光电系统的输出端相连接，输出端并入电网；

氢储能系统，其与所述风电系统和光电系统的输出端相连接；

燃料电池，其与所述氢储能系统相连接；

电蓄热锅炉，其与所述燃料电池、风电系统的输出端、光电系统的输出端和蓄电池的输出端相连接，用于电采暖；

其中，所述风电系统和光电系统组成风光发电系统，所述风电系统的输出端和光电系统的输出端可选择的与所述蓄电池、氢储能系统、电蓄热锅炉和电网相连接。