一种配电网氢能源储能调控系统及方法与流程

1.本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种配电网氢能源储能调控系统及方法。


背景技术：

2.氢能是公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。21世纪，我国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划，并且我国已在氢能领域取得了多方面的进展，在不久的将来有望成为氢能技术和应用领先的国家之一，也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池产业化的国家。氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。氢燃料电池具有无污染、无噪声、高效率等优点。
3.目前已有利用氢燃料电池作为应急供电单位的方案，如中国专利cn113193645a，公开日2021年7月30日，一种氢燃料电池应急供电系统的控制方法，根据电网输入端电压值判断电网电压状态，若电网有电压，则进入电网模式；在电网模式时根据储能单元的soc值进行供电切换；若电网无电压，则进一步判断前一跨步时间是否有电压，若前一跨步时间前有电压，则进入断电模式；在断电模式时，通过氢燃料电池功率和储能单元的soc值进行供电调节；若前一跨步时间前无电压，进入离网模式；在离网模式时，通过储能单元的soc值、负载功率和氢燃料电池功率和进行供电调节。该方案只能够在电网断电时应急供电单位提供电能，无法作为配电网的常用储能单位，也无法在日常用户用电高峰期为电网供电缓解供电压力。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：目前的电网氢能源储能控制系统存在无法在用电高峰期为电网供电缓解供电压力的技术问题。提出了一种能够利用氢能源在用电低谷期进行储能在用电高峰期为电网供电，进而缓解电网供电压力的配电网氢能源储能调控系统及方法。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种配电网氢能源储能调控系统，包括新能源发电模块、配电网电量调控模块和氢能源储能模块，所述配电网电量调控模块分别与所述新能源发电模块和所述氢能源储能模块连接，所述氢能源储能模块包括电解水储能单元、氢气储存单元和氢燃料电池发电单元，所述电解水储能单元依次与所述氢气储存单元和所述氢燃料电池发电单元连接，所述配电网电量调控模块分别与所述电解水储能单元和所述氢燃料电池发电单元连接。
6.一种配电网氢能源储能调控系统，主要新能源发电模块、配电网电量调控模块和氢能源储能模块三大部分，通过配电网电量调控模块在用电低谷期，将从新能源发电模块获得的超出用电需求的发电量通过氢能源储能模块的电解水储能单元和氢气储存单元将
电能转化为化学能进行储存，在用电高峰期通过氢燃料电池发电单元补充进电网，缓解电网供电压力。
7.作为优选，所述配电网电量调控模块包括新能源接收单元、用电调控单元和储能传输单元，所述用电调控单元分别与所述新能源接收单元和所述储能传输单元连接，所述新能源接收单元与所述新能源发电模块，所述储能传输单元与所述氢能源储能模块连接。
8.配电网电量调控模块通过新能源接收单元和储能传输单元，实现新能源发电量接收和氢能源储能的功能，通过用电调控单元进行电量调控。
9.作为优选，所述用电调控单元包括供电侧信息采集子单元、用电侧信息采集子单元和配电量分析调控子单元，所述供电侧信息采集子单元和所述用电侧信息采集子单元均与所述配电量分析调控子单元连接。
10.通过供电侧信息采集子单元和用电侧信息采集子单元可实时采集电网供电侧和用电侧需求供给关系，通过配电量分析调控子单元判断氢能源储能模块的储存量和放电量。
11.作为优选，所述储能传输单元包括氢能源储能传输子单元和氢能源放电接收子单元，所述氢能源储能传输子单元与所述电解水储能单元连接，所述氢能源放电接收子单元与所述氢燃料电池发电单元连接。
12.储能传输单元通过氢能源储能传输子单元和氢能源放电接收子单元这两个子单元与氢能源储能模块的电解水储能单元和氢燃料电池发电单元连接，便于控制氢能源储能模块的进电和放电情况。
13.作为优选，所述配电网电量调控模块还包括氢能源储能监测单元，所述氢能源储能监测单元分别与所述用电调控单元和所述储能传输单元连接。
14.配电网电量调控模块通过氢能源储能监测单元对氢能源储能模块的储能转换情况进行监测，防止出现漏电和氢能源储能模块超出储能上限的情况。
15.作为优选，所述新能源发电模块包括光伏发电单元和风力发电单元，所述光伏发电单元和所述风力发电单元均与所述配电网电量调控模块连接。
16.新能源发电模块还可设置其他新能源的发电接收单元，将目前主流的光伏发电单元和风力发电单元单独设置发电接收单元，防止两个发电单元相互干扰影响，也方便储能模块的接收转换。
17.作为优选，还包括功率调节转换模块，所述功率调节转换模块分别与所述新能源发电模块、所述配电网电量调控模块和所述氢能源储能模块连接。
18.当配电网供求关系较为平衡时或者风光伏限电时，可通过功率调节转换模块将多出的新能源发电量输出给氢能源储能模块进行储存。
19.一种配电网氢能源储能调控方法，利用上述调控系统，包括如下步骤：通过用电调控单元采集电网供给侧的供电信息和需求侧的用电信息，对电网可供电量和需求电量进行对比分析；当电网可供电量大于需求电量时，判断处于用电低谷期，将从新能源发电模块获得的超出用电需求的发电量传输给氢能源储能模块，氢能源储能模块将获取的电能转化成化学能进行储存；当电网可供电量小于需求电量时，判断处于用电高峰期，氢能源储能模块将储存
的化学能转化成电能输送给配电网电量调控模块，对电网供电量进行补充。
20.可设置可供电量与需求电量的差值的对比阈值x，当可供电量与需求电量的差值大于对比阈值x时触发用电低谷期或用电高峰期的判断，可减少电网供需波动对用电调控单元判断的影响。
21.作为优选，将从新能源发电模块获得的超出用电需求的发电量传输给氢能源储能模块时，通过氢能源储能监测单元进行储能监测，设置储能上限a，当氢能源储能模块的储能超出储能上限a时，氢能源储能监测单元发出警报，逐步减小对氢能源储能模块的储能供电。
22.可以通过氢能源储能监测单元计算的储能电量与氢能源发电量的差值与储能上限a对比，也可以转换成生物能进行氢气容量对比。
23.本发明的实质性效果是：本发明主要包括新能源发电模块、配电网电量调控模块和氢能源储能模块三大部分，通过配电网电量调控模块在用电低谷期，将从新能源发电模块获得的超出用电需求的发电量通过氢能源储能模块的电解水储能单元和氢气储存单元将电能转化为化学能进行储存，在用电高峰期通过氢燃料电池发电单元补充进电网，缓解电网供电压力。
附图说明
24.图1为本实施例的组成示意图。
25.其中：1、新能源发电模块，2、配电网电量调控模块，3、氢能源储能模块，4、电解水储能单元，5、氢气储存单元，6、氢燃料电池发电单元，7、新能源接收单元，8、供电侧信息采集子单元，9、用电侧信息采集子单元，10、配电量分析调控子单元，11、氢能源储能传输子单元，12、氢能源放电接收子单元，13、氢能源储能监测单元，14、光伏发电单元，15、风力发电单元，16、功率调节转换模块。
具体实施方式
26.下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
27.一种配电网氢能源储能调控系统，如图1所示，包括新能源发电模块1、配电网电量调控模块2和氢能源储能模块3，配电网电量调控模块2分别与新能源发电模块1和氢能源储能模块3连接。本实施例还包括功率调节转换模块16，功率调节转换模块16分别与新能源发电模块1、配电网电量调控模块2和氢能源储能模块3连接。当配电网供求关系较为平衡时或者风光伏限电时，可通过功率调节转换模块16将多出的新能源发电量输出给氢能源储能模块3进行储存。
28.其中，新能源发电模块1包括光伏发电单元14和风力发电单元15，光伏发电单元14和风力发电单元15均与配电网电量调控模块2连接。新能源发电模块1还可设置其他新能源的发电接收单元，将目前主流的光伏发电单元14和风力发电单元15单独设置发电接收单元，防止两个发电单元相互干扰影响，也方便储能模块的接收转换。
29.氢能源储能模块3包括电解水储能单元4、氢气储存单元5和氢燃料电池发电单元6，电解水储能单元4依次与氢气储存单元5和氢燃料电池发电单元6连接，配电网电量调控模块2分别与电解水储能单元4和氢燃料电池发电单元6连接。
30.配电网电量调控模块2包括新能源接收单元7、用电调控单元和储能传输单元，用电调控单元分别与新能源接收单元7和储能传输单元连接，新能源接收单元7与新能源发电模块1，储能传输单元与氢能源储能模块3连接。配电网电量调控模块2通过新能源接收单元7和储能传输单元，实现新能源发电量接收和氢能源储能的功能，通过用电调控单元进行电量调控。配电网电量调控模块2还包括氢能源储能监测单元13，氢能源储能监测单元13分别与用电调控单元和储能传输单元连接。配电网电量调控模块2通过氢能源储能监测单元13对氢能源储能模块3的储能转换情况进行监测，防止出现漏电和氢能源储能模块3超出储能上限的情况。
31.用电调控单元包括供电侧信息采集子单元8、用电侧信息采集子单元9和配电量分析调控子单元10，供电侧信息采集子单元8和用电侧信息采集子单元9均与配电量分析调控子单元10连接。通过供电侧信息采集子单元8和用电侧信息采集子单元9可实时采集电网供电侧和用电侧需求供给关系，通过配电量分析调控子单元10判断氢能源储能模块3的储存量和放电量。
32.储能传输单元包括氢能源储能传输子单元11和氢能源放电接收子单元12，氢能源储能传输子单元11与电解水储能单元4连接，氢能源放电接收子单元12与氢燃料电池发电单元6连接。储能传输单元通过氢能源储能传输子单元11和氢能源放电接收子单元12这两个子单元与氢能源储能模块3的电解水储能单元4和氢燃料电池发电单元6连接，便于控制氢能源储能模块3的进电和放电情况。
33.一种配电网氢能源储能调控方法，包括如下步骤：通过用电调控单元采集电网供给侧的供电信息和需求侧的用电信息，对电网可供电量和需求电量进行对比分析；当电网可供电量大于需求电量时，判断处于用电低谷期，将从新能源发电模块1获得的超出用电需求的发电量传输给氢能源储能模块3，氢能源储能模块3将获取的电能转化成化学能进行储存；将从新能源发电模块1获得的超出用电需求的发电量传输给氢能源储能模块3时，通过氢能源储能监测单元13进行储能监测，设置储能上限a，当氢能源储能模块3的储能超出储能上限a时，氢能源储能监测单元13发出警报，逐步减小对氢能源储能模块3的储能供电。可以通过氢能源储能监测单元13计算的储能电量与氢能源发电量的差值与储能上限a对比，也可以转换成生物能进行氢气容量对比。
34.当电网可供电量小于需求电量时，判断处于用电高峰期，氢能源储能模块3将储存的化学能转化成电能输送给配电网电量调控模块2，对电网供电量进行补充。
35.可设置可供电量与需求电量的差值的对比阈值x，当可供电量与需求电量的差值大于对比阈值x时触发用电低谷期或用电高峰期的判断，可减少电网供需波动对用电调控单元判断的影响。
36.本实施例通过配电网电量调控模块2在用电低谷期，将从新能源发电模块1获得的超出用电需求的发电量通过氢能源储能模块3的电解水储能单元4和氢气储存单元5将电能转化为化学能进行储存，在用电高峰期通过氢燃料电池发电单元6补充进电网，达到缓解电网供电压力的目的。
37.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在
不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。