[发明专利]一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站及调峰方法

说明书

本发明涉及基于氢储能构建的多能联供式调峰站及调峰方法，利用绿电基地的风电场和/或光伏电站能量通过电解水装置制备氢气，制备出的氢气和氧气被送入燃气机，通过燃烧化学反应转变为热能形成高温高压燃烧产物推动涡轮做功，涡轮将产生的气流能量转变为机械能推动发电机运转产生电能供电，燃气机产生的蒸汽一部分通过换热机组与常温水换热产生高温水用于供热，一部分蒸汽可直接供汽使用，另一部分蒸汽进入吸收式制冷设备产生低温水用于供冷，制备出来的氢气还可以供工业用氢使用。本发明消纳风光基地电能制备氢气，减少碳硫排放污染环境问题，利用电解水装置、燃气机等相关附属设备，实现了电‑热‑冷‑汽‑氢多态能源的绿色清洁联供。

技术领域：

本发明涉及能源储存利用和电网调峰技术领域，具体涉及一种基于氢储能构建的多能联供式调峰站及调峰方法。

背景技术：

在能源结构向低碳绿色、电网向智能安全转型过程中，亟需攻克以下行业面临问题：

1.传统煤电技术化石资源消耗与生态影响严重。以煤炭为主体的能源供给侧方式，开发、加工、利用过程碳排比例很高，并且过度消耗煤炭等一次不可再生能源，严重破坏环境生态甚至威胁我国能源安全。

2.趋于新型演进的电网调峰调频能力和刚性逐渐减弱。传统火电机组响应能力不足、灵活性差，致使尚以火电机组为主的电网调峰调频能力有限；出力随机波动的风光并网比例的逐年递增，加剧了电网调峰压力；电网电力电子设备占比越来越高、逐渐趋于电力电子化，等效惯量大幅降低、调峰调频能力明显不足。

3.风光弃电现象严重。目前电网总体装机容量过剩，源供大于荷求，迫使风光弃电；风光富足区域往往就地消纳能力不足，同负荷集中区域地理位置不重叠耦合、相距较远，实际输送容量取决外送通道能力；风光与负荷二者供需峰时交错，迫使调峰能力有限电网弃风弃光。

4.现有大规模储能调峰调频技术仍亟需提升优化。目前在技术逐渐趋于成熟且市场应用有一定应用体量的各类储能技术，仍不足以构建清洁低碳、安全高效的能源体系。如以抽水蓄能为代表机械类储能虽然容量大，但存在地理限制以及能量密度低的缺点；磷酸铁锂为代表电化学储能目前能量密度低，回收及梯次利用体系尚未健全，且在安全方面饱受诟病；以电锅炉为代表显热蓄能方式拥有较高的热效率，但能量只能由高品位电向低品位热单向转化，无法峰时供电；以光热为代表的潜热蓄能方式目前成本较高且占地面积大，建设受限地理环境。

可再生能源具有随机性、间歇性和波动性等劣势，规模化并网会给电网带来负面影响。氢作为一种清洁燃料，具有能量密度高、无污染、便于储存和传输等优点。基于氢储能的综合能源调峰调频电站通过利用可再生能源或电网谷时电电解水制“绿氢”,替代“蓝氢”或“灰氢”，实现节能减排的同时也建立了面向统一能源系统氢(储)能系统架构及其大规模应用的规划范式。

现有基于氢储能构建的火电厂调峰调频系统，主要采用火电厂输出的电能为电解制氢槽制备氢气供电，如公布号为CN107528334A的发明专利所公开的“一种火电厂氢能储能调峰调频系统”正是如此，这种结构是目前较为普遍的形式，其缺点是采用非清洁可再生资源制备氢气，存在碳排放污染，且不能解决目前电网风光弃电问题；另外，目前的氢储能调峰系统也仅仅涉及制氢和氢燃烧后将化学能最终转变成电能的结构，并不能实现多态能源的绿色清洁联供。正是基于上述存在的不足，本发明旨在依托新技术、新理念、新方法、新模式解决能源转型过程面临的生态层面、技术层面、经济层面的诸多问题，助推现有能源供给体系向清洁低碳、安全高效快速协同演进，本案由此而生。

发明内容：

本发明可消纳风光基地电能制备氢气，减少碳硫排放污染环境问题，利用电解水装置、燃气机等相关附属设备，实现了电-热-冷-汽-氢多态能源的绿色清洁联供；并且配合本发明的调峰策略，可以大幅度增加电网调峰调频能力，不仅解决了趋于电力电子化的新型电力系统“刚性”弱化问题，还克服了含高比例风光清洁能源电网调节能力大幅降低的壁垒，保障了电网的运行安全性。