【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種高效氫能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其調(diào)度方法
[0001]本專利技術(shù)屬于新型電力系統(tǒng)熱電綜合利用領(lǐng)域，具體涉及一種高效氫能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其調(diào)度方法
。
技術(shù)介紹
[0002]其中，綠色電力，作為電力行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向，也將成為未來能源的關(guān)鍵樞紐
。
綠色電力，是利用特定的發(fā)電設(shè)備
(
例如風(fēng)力
、
太陽能光伏電池
)
，將風(fēng)能
、
太陽能等可再生能源轉(zhuǎn)化為電能
。
應(yīng)對日益嚴(yán)峻的氣候變化，推動(dòng)世界能源的低碳轉(zhuǎn)型，已逐漸成為全球共識(shí)
。
[0003]以氫能為代表的長期儲(chǔ)能用能策略在未來新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用
。
隨著西部可再生綠電上網(wǎng)占比越來越高，在東部城市通過電解水制氫法實(shí)現(xiàn)綠色電力的消納和綜合利用，這種利用方式近零碳排放，可充分利用“三棄”(
棄風(fēng)
、
棄光
、
棄水
)
能源水解制氫，還可以大大降低制氫成本，符合綠色能源可持續(xù)發(fā)展需求
。
[0004]在電解水產(chǎn)氫和氫產(chǎn)電的過程中，會(huì)有一定的余熱產(chǎn)生，具體的數(shù)值取決于不同的電解水技術(shù)和氫燃料電池的效率
。
在氫電站中，每生產(chǎn)1公斤氫氣，大約需要消耗
50
～
55
度電，而每利用1公斤氫氣發(fā)電，大約可以產(chǎn)生
16
度電
。
也就是說，從電到氫再到電的過程中，能量轉(zhuǎn)化效率大約在<...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.
一種高效氫能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其調(diào)度控制方法，其特征在于，系統(tǒng)包括：氫制備裝置
、
氫儲(chǔ)備裝置
、
氫燃料電池裝置
、
余熱回收裝置，循環(huán)水系統(tǒng)和調(diào)度控制系統(tǒng)；其中，所述氫制備裝置關(guān)聯(lián)外部電力系統(tǒng)，在外部電價(jià)低時(shí)輸送至氫制備裝置進(jìn)行電解水制氫，制得氫在氫儲(chǔ)備裝置中儲(chǔ)備，并在外部電價(jià)高時(shí)釋放氫至氫燃料電池進(jìn)行氫放電制取電能；所述電能輸送至電網(wǎng)用于電力調(diào)峰；在對外輸送電能的同時(shí)，系統(tǒng)通過循環(huán)水系統(tǒng)回收氫制備裝置和氫燃料電池裝置運(yùn)行過程產(chǎn)生的余熱并輸送至余熱回收裝置
。
調(diào)度控制系統(tǒng)結(jié)合區(qū)域熱用戶的用熱預(yù)測負(fù)荷，對余熱利用在外部供熱網(wǎng)的能量進(jìn)行優(yōu)化控制；所述余熱回收裝置包括余熱混調(diào)設(shè)備，所述余熱混調(diào)設(shè)備用于在供暖季對回收余熱介質(zhì)進(jìn)行緩存調(diào)控，彌補(bǔ)熱負(fù)荷需求值；所述調(diào)度控制系統(tǒng)包括用電控制系統(tǒng)和用熱控制系統(tǒng)，在用電控制系統(tǒng)中考慮電能即產(chǎn)即消的快速特性，基于電價(jià)變化對氫電轉(zhuǎn)換進(jìn)行智能調(diào)控，控制產(chǎn)氫
、
儲(chǔ)氫和發(fā)電的能量比例和利用速率；在用熱控制系統(tǒng)中，考慮熱負(fù)荷的高延遲性，基于熱用戶用熱預(yù)測負(fù)荷和管網(wǎng)輸送特性，對循環(huán)水系統(tǒng)和余熱回收裝置進(jìn)行智能調(diào)控實(shí)現(xiàn)高效熱電聯(lián)產(chǎn)
。2.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效氫能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括所述余熱回收裝置
、
外接燃煤機(jī)組循環(huán)水通路，可以包括儲(chǔ)熱設(shè)備，所述可選的儲(chǔ)熱設(shè)備用于在供暖季基于用熱控制系統(tǒng)將存儲(chǔ)的余熱和回收的余熱以及外接燃煤機(jī)組的補(bǔ)熱按照不同份額輸送至余熱混調(diào)設(shè)備，滿足熱負(fù)荷需求
。3.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效氫能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)水系統(tǒng)關(guān)聯(lián)氫制備裝置
、
氫燃料電池裝置
、
余熱回收裝置，其關(guān)聯(lián)件包括且不限于水管
、
熱管理器
、
傳感器組件
、
水泵；其中所述傳感器組件位于熱管理器和余熱回收裝置進(jìn)出口兩側(cè)，包括控制閥
、
流量傳感器
、
溫度傳感器，壓力傳感器；所述關(guān)聯(lián)件均通過無線感知終端與控制系統(tǒng)連通并實(shí)時(shí)輸出氫制備裝置
、
氫燃料電池
、
余熱回收裝置
、
循環(huán)水系統(tǒng)的相應(yīng)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)
。4.
根據(jù)權(quán)利要求1?3所述的高效氫能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)水系統(tǒng)關(guān)聯(lián)氫制備裝置
、
氫燃料電池裝置，具體包括如下：在電解水裝置的電解槽出液口連通有熱管理器，所述熱管理器出口通過電解液循環(huán)泵與電解槽的電解液入口連通，所述循環(huán)水系統(tǒng)通過熱管理器對電解液進(jìn)行冷卻回收第一余熱并輸送至第一儲(chǔ)熱設(shè)備；在氫燃料電池裝置的排水側(cè)設(shè)置熱管理器，所述熱管理器接入循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行燃料電池電堆的第二余熱回收并輸送至第二儲(chǔ)熱設(shè)備；所述第一儲(chǔ)熱設(shè)備用于將氫制備裝置產(chǎn)生的第一余熱作為第一存儲(chǔ)余熱進(jìn)行存儲(chǔ)，第二儲(chǔ)熱設(shè)備用于將氫燃料電池裝置產(chǎn)生的第二余熱作為第二存儲(chǔ)余熱進(jìn)行存儲(chǔ)
。5.
在根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效氫能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括：所述余熱混調(diào)設(shè)備外接燃煤機(jī)組，根據(jù)余熱水量控制模型判斷外接燃煤機(jī)組供熱補(bǔ)給量
。6.
在根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的高效氫能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述用熱控制系統(tǒng)的用熱運(yùn)行調(diào)度策略具體如下：
6.1
通過建立第一余熱預(yù)測模型用于對第一余熱進(jìn)行預(yù)測，其中預(yù)測模型參數(shù)包括氫制備裝置循環(huán)水流量
、
溫度及壓力
、
電解水反應(yīng)溫度閾值
、
電解槽熱管理器轉(zhuǎn)換率；所述第一余熱建立熱力模型如下：
Q
gen1
＝
n
c
(V
cell
?
V
tn
)iA
cell
Q
loss1
＝
(h
c
+h
r
)A
stack
(T
s
?
T
amb
)
其中
C
th1
為電制氫部分系統(tǒng)的總熱容量，
Q
gen1
為電解水制氫裝置運(yùn)行產(chǎn)生的余熱總量，
Q
loss1
為過程熱損失
。V
cell
與
A
cell
分別為電解水裝置子單元的體積與受熱面積；
n
c
為子單元的個(gè)數(shù)，
i
為電流，
h
c
與
h
r
分別代表對流與輻射的換熱系數(shù)；
T
s
與
T
amb
分別代表材料表面的溫度與環(huán)境溫度；
6.2
建立第二余熱預(yù)測模型對第二余熱進(jìn)行預(yù)測，其中預(yù)測模型參數(shù)包括氫燃料電池裝置循環(huán)水流量溫度及壓力
、
燃料電池反應(yīng)溫度閾值
、
反應(yīng)堆熱管理器轉(zhuǎn)換率；所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：時(shí)偉，謝金芳，裘天閱，盧瑞瑞，
申請(專利權(quán))人：常州英集動(dòng)力科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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