一种新型储能电热联供系统的制作方法

本技术属于综合能源系统，尤其涉及一种新型储能电热联供系统。

背景技术：

1、大量风电、光伏等可再生能源接入电网当中，但由于其强不确定性导致弃风、弃光等能源浪费现象较为严重，大规模储能技术已成为我国的重大需求。而氢能，作为一种清洁高效的能量耦合载体，具有能量密度大、寿命长、便于储存运输、低碳环保等特点，利用风电、光伏富余能量电解水制氢，以实现可再生能源规模化综合开发利用、储存。

2、盐穴储气作为一种优良的大规模储气方式，可以与压缩空气储能系统充分结合。开采盐岩层形成地下盐穴厚度在几米、几十米、几百米不等，一般埋深在 800~2000m 之间，在有些地区能达到五六千米，这些盐穴不仅体积规模庞大， 而且由于盐岩的渗透性低、力学性能稳定、受损伤可自愈，能够长期保持稳定。 我国盐穴资源丰富，目前累计形成地下盐穴总容积已达2.5亿立方米以上，利用其进行大规模储氢，不仅成本低、储用灵活、节约土地资源，而且储量规模可达吉瓦级，故盐穴储氢是目前大规模储氢最有前景的选择，或将成为氢能产业链中重要的一环。

3、在我国绿色、低碳的新型电力系统发展要求下，常规综合能源系统因能量转化形式单一、效率低等问题，在减少化石燃料的使用、降低碳排放方面的作用较为有限。电解水制氢过程效率只有60%~70%，燃料电池燃氢发电过程效率只有40%~55%，其余大部分能量均以热量形式散失，因此有必要对可再生能源制、用氢环节的供热能力进行探索，这对优化电热耦合与综合能源系统能效具有积极作用。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种新型储能电热联供系统，用于高比例消纳可再生能源、提高现有综合能源系统运行效率、降低电力系统碳排放水平。

2、为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

3、一种新型储能电热联供系统，包括能量管理系统、制氢系统、热储系统、氢储用系统；

4、所述的能量管理系统包括主站能量管理系统、电解槽阵列管理系统、盐腔压力管理系统，电解槽阵列管理系统通过温度传感器、状态监控传感器与制氢系统相连接，盐腔压力管理系统通过盐穴进出口压力传感器与氢储用系统相连接，热储系统与制氢系统、氢储用系统相连接。

5、所述的制氢系统包括用于为电解槽阵列供能的可再生能源供电装置、用于电解制氢的碱性电解槽阵列；

6、所述的热储系统包括第一换热器、第二换热器、相变储热装置以及热负荷供应终端，所述的电解槽阵列与所述的第一换热器相连通，所述的相变储热装置入口与所述的第一换热器、压缩机及第二换热器相连通，出口与热负荷供应终端和涡轮机相连通；

7、所述的氢储配系统包括氢/水分离器、压缩机、盐穴、涡轮机、氢燃料电池组及电负荷供应终端，所述的第一换热器与所述的氢/水分离器进气口相连通，所述的氢/水分离器与所述的压缩机相连通，所述的压缩机与所述的盐穴相连通，所述的盐穴与所述的涡轮机相连通，所述的涡轮机与氢燃料电池组相连通，所述的氢燃料电池组经逆变器和交流母线与电负荷供应终端相连通。

8、优选地，所述的可再生能源供电装置包括风电、光伏及地下盐腔生物质能，汇流经交流母线及整流器与所述的电解槽阵列相连接。

9、优选地，所述的主站能量管理系统用以实时监控盐穴腔体压力和电解槽阵列的轮值状态，所述的主站能量管理系统采用通讯接口rs485分别与所述的电解槽阵列管理系统和所述的盐腔压力管理系统进行通信交互。

10、优选地，所述的电解槽阵列中任一电解槽运行功率均不低于额定功率的20%，所述的电解槽短时过载功率不超过额定功率的125%。

11、优选地，所述的电解槽阵列配置容量与可再生能源供电装置配置容量比例为4：5。

12、优选地，所述的相变储热装置采用管壳式储热器，所述的管壳式储热器管内为传热流体、管外为相变储热材料，所述的相变储热材料采用石墨泡沫/无机盐高温复合相变材料。

13、优选地，所述的氢储配系统还包括蓄水池，所述的氢燃料电池组分别与第二换热器和蓄水池相连通，所述的蓄水池还分别连接有电解槽阵列和氢/水分离器排水阀。

14、优选地，所述的盐穴储氢库，腔体体积不小于5*105m3，所述的盐穴盐岩埋深不低于1100m、不超过1500m，所述的盐穴腔体压力不小于3mpa、不大于15mpa，所述的盐穴在氢气注放阶段使用不小于7.58mpa、不大于14.8mpa的工作压力。

15、由于以上的技术方案，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

16、本实用新型采用能量管理系统实时监控制氢系统利用可再生能源所产富余电力制取绿氢并存于氢储用系统中，同时耦合热储系统回收并储存系统运行期间附产余热，提高系统能源综合利用效率，实现电热解耦后能量的大规模、长时间尺度存储，降低可再生能源弃电率以及系统整体碳排放水平。

技术特征：

1.一种新型储能电热联供系统，其特征在于：包括能量管理系统、制氢系统、热储系统、氢储用系统；

2.根据权利要求1所述的一种新型储能电热联供系统，其特征在于：所述的制氢系统包括用于为电解槽阵列供能的可再生能源供电装置、用于电解制氢的碱性电解槽阵列。

3.根据权利要求1所述的一种新型储能电热联供系统，其特征在于：所述的热储系统包括第一换热器、第二换热器、相变储热装置以及热负荷供应终端，所述的电解槽阵列与所述的第一换热器相连通，所述的相变储热装置入口与所述的第一换热器、压缩机及第二换热器相连通，出口与热负荷供应终端和涡轮机相连通。

4.根据权利要求3所述的一种新型储能电热联供系统，其特征在于：所述的氢储配系统包括氢/水分离器、压缩机、盐穴、涡轮机、氢燃料电池组及电负荷供应终端，所述的第一换热器与所述的氢/水分离器进气口相连通，所述的氢/水分离器与所述的压缩机相连通，所述的压缩机与所述的盐穴相连通，所述的盐穴与所述的涡轮机相连通，所述的涡轮机与氢燃料电池组相连通，所述的氢燃料电池组经逆变器和交流母线与电负荷供应终端相连通。

5.根据权利要求2所述的一种新型储能电热联供系统，其特征在于：所述的可再生能源供电装置包括风电、光伏及地下盐腔生物质能，汇流经交流母线及整流器与所述的电解槽阵列相连接。

6.根据权利要求1所述的一种新型储能电热联供系统，其特征在于：所述的主站能量管理系统用以实时监控盐穴腔体压力和电解槽阵列的轮值状态，所述的主站能量管理系统采用通讯接口rs485分别与所述的电解槽阵列管理系统和所述的盐腔压力管理系统进行通信交互。

7.根据权利要求2所述的一种新型储能电热联供系统，其特征在于：所述的电解槽阵列中任一电解槽运行功率均不低于额定功率的20%，所述的电解槽短时过载功率不超过额定功率的125%；所述的电解槽阵列配置容量与可再生能源供电装置配置容量比例为4：5。

8.根据权利要求3所述的一种新型储能电热联供系统，其特征在于：所述的相变储热装置采用管壳式储热器，所述管壳式储热器的管内为传热流体、管外为相变储热材料，所述的相变储热材料采用石墨泡沫/无机盐高温复合相变材料。

9.根据权利要求4所述的一种新型储能电热联供系统，其特征在于：所述的氢储用系统还包括蓄水池，所述的氢燃料电池组分别与第二换热器和蓄水池相连通，所述的蓄水池还分别连接有电解槽阵列和氢/水分离器排水阀。

10.根据权利要求4所述的一种新型储能电热联供系统，其特征在于：所述的盐穴储氢库，腔体体积不小于5*105m3；所述的盐穴盐岩埋深不低于1100m、不超过1500m；所述的盐穴腔体压力不小于3mpa、不大于15mpa；所述的盐穴在氢气注放阶段使用不小于7.58mpa、不大于14.8mpa的工作压力。

技术总结
本技术涉及一种新型储能电热联供系统，包括能量管理系统、制氢系统、热储系统、氢储用系统。所述能量管理系统包括主站能量管理系统、电解槽阵列管理系统、盐腔压力管理系统，电解槽阵列管理系统通过温度传感器、状态监控传感器与制氢系统相连接，盐腔压力管理系统通过盐穴进出口压力传感器与氢储用系统相连接，所述热储系统与制氢系统、氢储用系统相连接。本技术采用能量管理系统实时监控制氢系统利用可再生能源富余电力制取绿氢，并存于氢储用系统中，同时耦合热储系统回收并储存运行期间系统附产余热，提高系统能源综合利用效率，实现电热解耦后能量的大规模、长时间尺度存储，降低可再生能源弃电率以及系统整体碳排放水平。

技术研发人员：沈凯,姚海燕,唐志鹏,张旭峰,郭强,顾越,丁力,沈仁德
受保护的技术使用者：杭州电力设备制造有限公司
技术研发日：20231012
技术公布日：2024/7/18