[发明专利]一种集装箱式可再生能源电热氢联产储能系统及工作方法

说明书

本发明涉及可再生能源装置技术领域，具体涉及一种集装箱式可再生能源电热氢联产储能系统，包括箱体，所述箱体外设有风能发电单元和光伏发电单元、直流母线；电源转换器，设于所述箱体内，所述风能发电单元和光伏发电单元通过所述直流母线与电源转换器连接，所述电源转换器与辅助设备和电负荷、储能电池、电解槽连接，所述储能电池与换热器A和储热罐连接，所述电源转换器转换的电能一部分为所述辅助设备和电负荷提供电力，该集装箱式可再生能源电热氢联产储能系统可以解耦可再生能源产电、产氢、产热过程，系统的电热氢综合供给灵活度高，可再生能源发电与电热氢负荷匹配性好，能源消纳率和能量转化率高，且不同品位热负荷供给适应性好。

技术领域

本发明涉及可再生能源装置技术领域，具体涉及一种集装箱式可再生能源电热氢联产储能系统及工作方法。

背景技术

为了应对全球日益严峻的气候变暖问题，世界各国都提出了节能减排的政策措施，我国在大力推动能源结构调整，减少化石能源使用量，提高化石能源利用热效率，提高可再生能源在一次能源中的消耗占比，目前最受关注的可再生能源是风能和太阳能，我国在风能和太阳能利用领域已经处于世界领先地位。

我国大陆和海域面积辽阔，在“三北”地区和沿海地区分布着十分丰富的风能和太阳能资源，根据气象部门的评估显示，我国陆地70 米高度的风能可开发量为50亿千瓦，陆地太阳能资源理论储量为 1.86万亿千瓦，预计到2030年，我国风电和太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。

在可再生能源利用中，存在诸多技术难点：一、由于风能和太阳能资源的不确定性，可再生能源发电和用户负载无法匹配；二、风能和太阳能资源的不确定性导致产电的波动性较大，难以并网，从而造成大量的弃风弃光现象；三、风光发电系统能量管理难度高，能量转化利用率较低；四、风光互补发电系统可以提供满足需求的电能供应和氢能供应，但靠系统中各部件工作散热仅能满足低品位(低于 100℃)热量供应，目前缺乏满足更高品位(高于100℃)热需求的技术。

发明内容

因此，本发明主要针对现有技术中风能、太阳能等可再生能源利用过程中所面临的发电和用户负载难以匹配、系统能量利用率低及无法满足高热负荷要求等技术难点，从而提供一种集装箱式可再生能源电热氢联产储能系统及工作方法，将可再生能源转化为电热氢多种能源形式予以利用，并将多余的能源储存起来，该系统负荷匹配性好，能源消纳率高，不同品位热负荷供给灵活度高、电热氢生产解耦性强。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种集装箱式可再生能源电热氢联产储能系统，包括：箱体，箱体外设有风能发电单元和光伏发电单元、以及直流母线；电源转换器，设于箱体内，风能发电单元和光伏发电单元通过直流母线与电源转换器连接，电源转换器与辅助设备和电负荷、储能电池、电解槽连接，储能电池与换热器A和储热罐连接，电源转换器转换的电能一部分为辅助设备和电负荷提供电力，另一部分储存于储能电池内，储能电池中的热量通过循环冷却A 带入换热器A中，通过换热后热量被带走，再进入换热器B中进一步换热；水处理单元与电解槽连接，电源转换器剩余部分的电能为电解槽提供电力，经电解槽电解后水产生氢气和氧气，并释放大量热量，电解槽与储氢罐和储氧罐连接，氢气进入储氢罐内储存，氧气进入储氧罐内储存，电解槽热量被循环冷却B带入换热器B中，通过换热后热量被低温水带走，再进入催化燃烧器内进一步换热，提升供热品位；储氢罐与燃料电池连接，储氢罐内的一部分氢气进入燃料电池内发生电化学反应产生电能，同时产生热量，产生的电能通过电源转换器回供至直流母线内，燃料电池产生的尾气进入催化燃烧器内燃烧，释放尾气中残余氢气的热量，燃料电池产生的热量通过循环冷却C带入换热器C中，通过换热后热量被低温水带走，低温水再进入催化燃烧器内进一步换热，提升其热品位；当需要更高品位的热负荷时，将从储氢罐中直接通入一部分氢气到催化燃烧器中进行燃烧放热，催化燃烧器中氢气燃烧释放的热量被从换热器B和换热器C中流入的初步换热低温水带走，并最终储存在储热罐中，储热罐与热负荷连接。

进一步地，电源转化器为四个，四个电源转换器分别与辅助设备和电负荷、储能电池、电解槽、以及燃料电池连接。