【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及新型發電與儲能，具體涉及一種基于可逆固體氧化物電池的氫儲能調頻調峰系統及方法。
技術介紹
1、隨著能源轉型以及新型電力系統建設速度加快、負荷增長、極端天氣頻發，我國以火電為主的電源結構存在高峰時段供需偏緊、局部電力供應不均衡的問題。大容量低成本的儲能技術成為解決電廠調頻調峰問題的關鍵。氫儲能電站中的關鍵要素氫能作為一種清潔環保、可儲存、可再生的二次能源，是電源結構調整轉型中的關鍵，配合現有的氫氣儲存和運輸技術可以實現氫能的高效利用。可逆固體氧化物電池作為當前氫能利用的核心方向，除了具有全固態、高能量密度、高效率、燃料選擇性廣等優點，還可工作在固體氧化物燃料電池(模式下發電，或工作在固體氧化物電解池模式下電解水制取氫氣。基于此，選擇可逆固體氧化物電池作為氫儲能電站的核心制氫用氫部件具有高效的能量儲存和釋放效率、安全性高、成本低、生命周期長、容量大等特點。
2、目前商業化的氫能儲運技術主要有高壓氣態儲運、低溫液態儲運、有機液態儲運和固體材料儲運等。其中，高壓氣態儲氫需通過高壓將氫氣壓縮到一個耐高壓的容器里，氫氣以氣態儲存，通常采用氣罐作為容器，簡便易行；低溫液態儲氫需將氫氣液化后存儲在低溫絕熱真空容器中，該方式的優點是氫的體積能量很高；有機液態儲運是將氫氣以甲醇、乙醇、液氨等方式儲存；固態儲氫以鈦氫化物(tih2)、鎂氫化物(mgh2)等金屬氫化物形式儲存，或以金屬有機框架材料(mofs)形式儲存，或以多孔有機聚合物(pops)形式儲存，金屬氫化物儲氫罐供氫方式具有氫氣體積密度大、操作運輸便捷、成本低、安全
3、在“雙碳”減排目標下，電廠需平衡發電成本與碳排放的關系，如何有效利用電廠負荷低谷時段的低價電能以及應對負荷高峰時段的供電壓力，是電力系統低碳轉型面臨的又一難題。
技術實現思路
1、本專利技術目的在于提供一種基于可逆固體氧化物電池的氫儲能調頻調峰系統及方法，用于解決電廠調頻調峰以及節能減排的技術問題。
2、為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案，
3、一種基于可逆固體氧化物電池的氫儲能調頻調峰系統及方法，包括：可逆固體氧化物電池系統、儲氫系統、電廠、儲能變流器單元、電池熱管理系統、電池水管理系統、控制與監測系統。
4、可逆固體氧化物電池系統輸入端第一端口與所述電廠連接，輸入端第二端口與所述儲氫系統連接；當其工作在電解池模式下時，接收所述電廠發電系統提供的電能以進行電解水制氫；當其工作在燃料電池模式下，接收所述儲氫系統提供的氫氣以進行發電。
5、儲氫系統，其輸入端、輸出端均與所述可逆固體氧化物電池系統連接。
6、電廠輸出端為所述可逆固體氧化物電池系統；在用電負荷低谷時段，火電廠發電系統電價極低的富余電能輸入到所述可逆固體氧化物電池系統供其將電能轉化為化學能。
7、儲能變流器單元，所述可逆固體氧化物電池系統工作在燃料電池模式下所發出的直流電通過儲能變流器單元逆變升壓并入電廠母線，同時還可將所述電廠發出的交流電逆變為直流電供所述可逆固體氧化物電池系統電解水制氫。
8、電池熱管理系統與所述可逆固體氧化物電池系統連接，用于控制電解水過程中產生的大量熱量。
9、電池水管理系統與所述可逆固體氧化物電池系統連接，用于提供電解水所需的原料。
10、控制與監測系統連接所述可逆固體氧化物電池系統和電廠，用于實時傳遞火電機組負載情況及用戶負荷情況，監測可逆固體氧化物電池的運行狀態，實時調整控制可逆固體氧化物電池系統工作模式，確保安全高效穩定運行。
11、可選的，所述可逆固體氧化物電池系統選用可逆固體氧化物電池作為核心制氫用氫部件，可逆固體氧化物電池根據離子導體的類型不同可分為氧離子導體可逆固體氧化物電池、質子導體可逆固體氧化物電池以及氧離子-質子導體可逆固體氧化物電池，根據不同的應用需求和性能要求，可以選擇不同類型的可逆固體氧化物電池。
12、可選地，所述可逆固體氧化物電池可選擇氧離子導體可逆固體氧化物電池、質子導體可逆固體氧化物電池或是離子-質子混合導體可逆固體氧化物電池。
13、可選的，所述可逆固體氧化物電池系統工作在燃料電池模式下時，單套發電模塊額定功率為500kw，24套模塊同時運行，最高發電功率可達12mw。
14、可選地，所述可逆固體氧化物電池系統工作在電解池模式下時，單槽功率為500kw，采用四槽并聯控制技術。
15、可選地，所述儲氫系統儲運氫氣的方式主要有氣態儲氫、液態儲氫以及固態儲氫三種方式。
16、可選地，所述氣態儲氫需通過高壓將氫氣壓縮到氣罐中以氣態儲存；所述液態儲氫主要是將氫氣液化，以液氫、甲醇、乙醇、液氨等形式進行儲存和運輸；所述固態儲氫即利用固態材料來儲存和釋放氫氣；其中，若選擇固態儲氫則還需配備脫氫裝置。
17、可選地，所述氫氣儲罐的布置方式為分布式布置或集中式布置。
18、可選地，所述儲能變流器單元既可將所述可逆固體氧化物電池系統發出的直流電轉化成交流電再升壓并入電廠母線，也可將經過降壓的電廠交流電轉化為直流電供給所述可逆固體氧化物電池系統電解水制氫。
19、可選地，所述電池熱管理系統主要由所述可逆固體氧化物電池系統工作在電解池模式下時啟用的冷卻水循環系統組成。
20、本專利技術中所述的一種火電廠調峰用氫儲能電站系統設計及方法，至少具有以下技術效果：
21、本專利技術設計的一種火電廠調峰用氫儲能電站，可利用火電廠負荷低谷時期電價極低的電能制取并儲存氫氣，在火電廠負荷高峰時期并網發電，緩解供電壓力。可減小發電成本與碳排放。
22、本專利技術采用可逆固體氧化物電池作為氫儲能電站的核心制氫用氫部件，可逆固體氧化物電池具有效率高、安全性強、生命周期長、容量大等特點，且可在燃料電池和電解池兩種工作模式下切換，可使電站的布局更加緊湊，減少建設成本。
23、本專利技術根據不同電站實際情況，將所述可逆固體氧化物電池系統產生的氫氣進行有效的儲存，為電廠提供了可靠的能源儲備，在需要時可將其將其轉化為電能，從而實現能源的高效清潔儲存和利用。
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1.一種基于可逆固體氧化物電池的氫儲能調頻調峰系統及方法，其特征在于，包括：可逆固體氧化物電池系統、儲氫系統、電廠、儲能變流器單元、電池熱管理系統、電池水管理系統、控制與監測系統；
2.根據權利要求1所述的一種基于可逆固體氧化物電池的氫儲能調頻調峰系統及方法，其特征在于，所述可逆固體氧化物電池系統的核心部件為可逆固體氧化物電池，可逆固體氧化物電池既可工作在燃料電池模式下發電，又可工作在電解池模式下制取氫氣。
3.根據權利要求1所述的一種基于可逆固體氧化物電池的氫儲能調頻調峰系統及方法，其特征在于，在電力需求高峰時段，所述可逆固體氧化物電池系統工作在燃料電池模式下，單套發電模塊額定功率為500kW，且24套模塊能同時運行，最高發電功率可達12MW，彌補功率缺額，緩解電力供應不足情況。
4.根據權利要求1所述的一種基于可逆固體氧化物電池的氫儲能調頻調峰系統及方法，其特征在于，在電力需求低谷時段，所述可逆固體氧化物電池系統工作在電解池模式下，單槽功率為500KW，采用四槽并聯控制技術，利用所述電廠的低價電能電解水制氫，將富余電能轉化為化學能儲存。p>
5.根據權利要求1所述的一種基于可逆固體氧化物電池的氫儲能調頻調峰系統及方法，其特征在于，儲氫系統可根據電廠實際情況選擇氣態儲氫、液態儲氫或是固態儲氫方式，可安全高效的儲存氫氣。
6.根據權利要求1所述的一種基于可逆固體氧化物電池的氫儲能調頻調峰系統及方法，其特征在于，所述電池熱管理系統主要由冷卻水循環系統組成。
...【技術特征摘要】
1.一種基于可逆固體氧化物電池的氫儲能調頻調峰系統及方法，其特征在于，包括：可逆固體氧化物電池系統、儲氫系統、電廠、儲能變流器單元、電池熱管理系統、電池水管理系統、控制與監測系統；
2.根據權利要求1所述的一種基于可逆固體氧化物電池的氫儲能調頻調峰系統及方法，其特征在于，所述可逆固體氧化物電池系統的核心部件為可逆固體氧化物電池，可逆固體氧化物電池既可工作在燃料電池模式下發電，又可工作在電解池模式下制取氫氣。
3.根據權利要求1所述的一種基于可逆固體氧化物電池的氫儲能調頻調峰系統及方法，其特征在于，在電力需求高峰時段，所述可逆固體氧化物電池系統工作在燃料電池模式下，單套發電模塊額定功率為500kw，且24套模塊能同時運行，最高發電功率可...
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