[发明专利]一种用于新能源场站的混合储能储氢装置

说明书

本发明提出一种用于新能源场站的混合储能储氢装置，将风电系统及光伏发电系统与长时、短时储能系统组成的混合储能系统、制氢系统接入同一交流电网，将风电系统和光伏发电系统产生的电能通过储能储氢控制模块的控制，选择性的充入混合储能系统中或者应用于制氢系统中产生氢能以进行存储。通过本发明，能够一方面利用短时储能系统进行电网频率优化，平抑新能源波动，另一方面利用1小时以上储能系统可提供长时的储能保障，移峰填谷；在发电高峰期，通过电解水制氢等方法产生氢气，存入贮氢合金储氢系统，减少弃风弃光，促进新能源消纳。

技术领域

本发明涉及发电设备技术领域，尤其涉及一种用于新能源场站的混合储能储氢装置。

背景技术

电力系统具有很高的稳定性要求。电能以光速传送，并且不能大规模存储，发、输、配、用瞬时同步完成，整个电力系统时刻处于一个动态的平衡状态。在稳态运行时，电力系统中发电机发出的有功功率和负载消耗的有功功率相平衡，系统频率维持额定值。当电源功率大于负荷功率时，系统频率升高；反之系统频率降低。因此电网需通过一次调频、二次调频等手段保证频率在合格范围，否则将对负载或发电设备的运行产生影响，严重时甚至导致频率崩溃，造成大面积停电。

可再生能源发电具有很强的间歇性和波动性。可再生能源发电依赖于自然条件，先天具有间歇性和波动性特征。例如，风力发电是由自然风吹动风机的叶片，带动传动轴转动，把风的动能转化为机械动能再转化为电能，风力间歇性的特点导致风力发电输出的电能也具有间歇性；光伏发电是利用光生伏特效应将光能直接转化为电能，其发电功率受光照强度直接影响，虽然一个地区年均光照强度总体不变，但光照强度一般从早上逐渐增加到中午达到最强，随后逐渐减弱到晚上达到最弱，同时光照强度在一个小时段内具有一定的随机性，因此光伏发电输出也具有间歇性和波动性的特征。

高比例间歇性可再生能源并网将对电网稳定性造成冲击。高比例间歇性新能源接入电力系统后，常规电源不仅要跟随负荷变化，还要平衡新能源出力波动，增加电网调节难度。

现有的储能技术一般包括电化学储能、压缩空气储能、储氢等多种形式。不同类型的储能技术主要区别在于充放电效率、储能容量、储能时间跨度、充放电循环寿命等不同。根据储能技术各自特性不同，在电力系统的调峰、调频、调压、备用等等场景的应用也不同。电化学储能以锂电池为主，但其存在易燃爆、循环寿命差、维护成本高、不环保等劣势。而储氢方面，目前较少涉及，现有技术一般采用高压储氢罐进行存储，具有储氢密度低、不安全、氢气纯度低等缺点。

发明内容

本发明提供一种用于新能源场站的混合储能储氢装置，旨在一方面利用短时储能系统进行电网频率优化，平抑新能源波动，另一方面利用1小时以上储能系统可提供长时的储能保障，移峰填谷；在发电高峰期，通过电解水制氢等方法产生氢气，存入贮氢合金储氢系统，减少弃风弃光，促进新能源消纳。

为此，本发明在于提出一种用于新能源场站的混合储能储氢装置，包括：

第一并联支路，第一并联支路一端连接至新能源场站的发电系统，另一端连接至交流电网；

第二并联支路，第二并联支路一端连接长时和、或短时储能系统，另一端连接至交流电网；

第三并联支路，第三并联支路一端连接制氢系统，另一端连接至交流电网；

储能储氢控制模块，用于根据发电系统的实时发电状态和交流电网的实时用电状态，控制长时和、或短时储能系统进行充放能量，以及控制制氢系统进行制氢。

其中，第一并联支路包括第一变压器和第一变流器，第一变压器的一端和第一变流器的一端连接，第一变压器的另一端连接交流电网，第一变流器的另一端连接发电系统；其中，发电系统为新能源场站的风电系统和、或光伏发电系统，风电系统和光伏发电系统同时存在时，均通过一第一并联支路与交流电网连接。