基于氢能多能联供的耦合系统及其控制方法、装置及介质与流程

本发明涉及新能源，尤其涉及一种基于氢能多能联供的耦合系统及其控制方法、装置及介质。

背景技术：

1、随着人类社会的进步发展，全社会能源需求日益增长，化石能源开发利用带来的环境污染和能源危机等问题逐步显现。在推进生态环境保护和应对气候变化的迫切需求之下，以光伏、风电为代表的可再生能源发电成为我国未来能源发展的重要方向。考虑到光伏发电和风力发电具有间歇性和波动性的特点，可再生能源发电量占比的大幅提高将对系统电能质量产生巨大挑战。随着以构建“清洁低碳、安全高效”能源体系为目标的新型电力系统内涵逐步深化，一些亟待解决的问题也逐渐显现：1、新型电力系统中传统火电机组调节能力弱、灵活性不足等问题逐渐暴露。可再生能源发电的不稳定性增加了电网调峰调频压力，系统亟需寻求更多的灵活性调节资源。2、弃风弃光问题逐步显现，可再生能源发电的利用不够充分。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种基于氢能多能联供的耦合系统及其控制方法、装置及介质，能够实现多能源的高效耦合联供，提高可再生能源的利用率。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于氢能多能联供的耦合系统，包括交流母线以及与所述交流母线连接的可再生能源发电系统、储能系统、电网供电系统、燃料电池系统、制氢系统及用电系统，其中，所述可再生能源发电系统及所述电网供电系统为所述用电系统提供电能，所述储能系统用于调节供电侧和用电侧的负荷平衡，所述制氢系统用于根据供电侧与用电侧的剩余电能制备氢气，所述燃料电池系统用于采用氢气发电并为所述用电系统提供电能补充；所述可再生能源发电系统包括风力发电系统或光伏发电系统中的任意一种或多种。

3、可选地，所述制氢系统还包括压缩系统和储氢系统，所述压缩系统用于对氢气进行压缩，所述储氢系统用于存储压缩后的氢气。

4、可选地，所述燃料电池系统还包括余热回收系统和供热系统，所述供热系统用于根据所述余热回收系统的余热为外界提供热量。

5、可选地，所述燃料电池系统还包括制冷系统，所述制冷系统用于根据所述余热回收系统的余热为外界提供冷量。

6、第二方面，本发明实施例提供了一种基于氢能多能联供的耦合系统的控制方法，包括：

7、实时检测可再生能源放电系统产生的第一功率和用电系统需求的第二功率；所述可再生能源发电系统包括风力发电系统或光伏发电系统中的任意一种或多种；

8、若所述第一功率大于或等于所述第二功率，控制所述可再生能源发电系统为所述用电系统供能，并根据储能系统的实时荷电状态控制剩余功率的使用、储能系统的充放电及燃料电池的使用；所述剩余功率指所述第一功率大于与所述第二功率的差值；

9、若所述第一功率小于所述第二功率，且所述第一功率与所述燃料电池的发电功率之和大于所述第二功率，控制所述可再生能源系统及燃料电池为所述用电系统供能，以及控制所述储能系统的实时荷电状态恢复至预设范围内；

10、若所述第一功率小于所述第二功率，且所述第一功率与所述燃料电池的发电功率之和小于所述第二功率，控制所述可再生能源发电系统、供电系统及燃料电池为所述用电系统供能。

11、可选地，若所述第一功率大于或等于所述第二功率，剩余功率的使用通过以下方法控制：

12、储能系统的实时荷电状态在所述预设范围内或或预设范围外，将所述剩余功率用于制氢。

13、可选地，若所述第一功率大于或等于所述第二功率，储能系统的充放电通过以下方法控制：

14、若储能系统的实时荷电状态在预设范围内，控制储能系统根据应用需求进行充电或放电；

15、若储能系统的实时荷电状态大于所述预设范围的上限值，控制储能系统进行放电；

16、若储能系统的实时荷电状态小于所述预设范围的下限值，控制储能系统进行充电。

17、可选地，若所述第一功率大于或等于所述第二功率，燃料电池的使用通过以下方法控制：

18、控制燃料电池工作在热电模式，按照热电需求调节燃料电池的功率。

19、第三方面，本发明实施例提供了一种基于氢能多能联供的耦合系统的控制装置，包括：

20、至少一个处理器；

21、至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

22、当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上述的方法。

23、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述的方法。

24、实施本发明实施例包括以下有益效果：本实施例中采用可再生能源发电系统为用电系统提供电能，并利用可再生能源发电系统的剩余电能进行储能及制氢，根据需求采用氢气给燃料电池系统提供电能，当可再生能源发电系统不足为用电系统提供电能，燃料电池系统为用电系统提供电能补充，采用储能系统调节供电侧和用电侧的负荷平衡，从而实现将可再生能源、氢能源及燃料电池等形成多能源的高效耦合联供，提高能源的利用率，减少外部电力和化石能源的购买和使用，减少能源活动产生的碳排放，大幅提高能源利用的环保效益，不仅能提高经济效益，还能促进氢能产业发展和其他行业减碳。

技术特征：

1.一种基于氢能多能联供的耦合系统，其特征在于，包括交流母线以及与所述交流母线连接的可再生能源发电系统、储能系统、电网供电系统、燃料电池系统、制氢系统及用电系统，其中，所述可再生能源发电系统及所述电网供电系统为所述用电系统提供电能，所述储能系统用于调节供电侧和用电侧的负荷平衡，所述制氢系统用于根据供电侧与用电侧的剩余电能制备氢气，所述燃料电池系统用于采用氢气发电并为所述用电系统提供电能补充；所述可再生能源发电系统包括风力发电系统或光伏发电系统中的任意一种或多种。

2.根据权利要求1所述的耦合系统，其特征在于，所述制氢系统还包括压缩系统和储氢系统，所述压缩系统用于对氢气进行压缩，所述储氢系统用于存储压缩后的氢气。

3.根据权利要求1所述的耦合系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括余热回收系统和供热系统，所述供热系统用于根据所述余热回收系统的余热为外界提供热量。

4.根据权利要求3所述的耦合系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括制冷系统，所述制冷系统用于根据所述余热回收系统的余热为外界提供冷量。

5.一种基于氢能多能联供的耦合系统的控制方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，若所述第一功率大于或等于所述第二功率，剩余功率的使用通过以下方法控制：

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，若所述第一功率大于或等于所述第二功率，储能系统的充放电通过以下方法控制：

8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，若所述第一功率大于或等于所述第二功率，燃料电池的使用通过以下方法控制：

9.一种基于氢能多能联供的耦合系统的控制装置，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求5-8任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种基于氢能多能联供的耦合系统及其控制方法、装置及介质，包括交流母线以及与所述交流母线连接的可再生能源发电系统、储能系统、电网供电系统、燃料电池系统、制氢系统及用电系统，其中，所述可再生能源发电系统及所述电网供电系统为所述用电系统提供电能，所述储能系统用于调节供电侧和用电侧的负荷平衡，所述制氢系统用于根据供电侧与用电侧的剩余电能制备氢气，所述燃料电池系统用于采用氢气发电并为所述用电系统提供电能补充。本发明实施例能够实现多能源的高效耦合联供，提高可再生能源的利用率，可广泛应用于新能源技术领域。

技术研发人员：高啸天,郑可昕,郑赟,黄肇和,范永春
受保护的技术使用者：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12