一种电能存储方法及装置与流程

1.本技术涉及能量转换技术领域，尤其涉及一种电能存储方法及装置。


背景技术：

2.在碳中和背景下，风、光、水等新能源行业装机规模大幅度增加，这些新能源是帮助早日实现碳达峰、碳中和，达到节能减排效果的最佳路径之一。
3.当前，光能风能发电系统利用太阳能电池方阵、风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。但是因为光或风为自然能源，该类能源具有随机性、瞬变性，因此光或风发电也具有不稳定性。将不稳定的电能应用到日常生活的电网中，容易造成供电量不稳定、电压变化过大等供电问题，同时会造成变压器、输电线路、逆变器等供电器件运作负荷较大，电量供能效率较低。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例提供了一种电能存储方法及装置，旨在实现电能的存储。
5.第一方面，一种电能存储方法，其特征在于，包括：
6.通过光能发电装置将光能转换为电能，和/或，通过风能发电装置将风能转换为电能；
7.控制电解设备利用所述电能对第一液体进行电解，得到电解气体和热能，所述第一液体为电解池中用于电解的去离子水；
8.将所述电解气体存储至低压储罐，所述电解气体用于存储所述电能。
9.可选的所述将光能和/或风能转换为电能之后，还包括：
10.获取用电需求量；
11.响应于用电需求量大于所述电能对应的第一电量，获取第一待机电量，所述第一待机电量为电解系统处于待机状态时所需要的最低电量；
12.计算第一差值，所述第一差值为所述用电需求量和所述第一待机电量之和与所述第一电量的差值；
13.根据所述第一差值，对所述第一电量进行补充。
14.可选的，将所述电解气体运输存储至至低压储罐之后，还包括：
15.判断是否存在所述电解气体使用需求；
16.响应于存在用气需求，获取用气需求量和低压储罐内的低压压力值；
17.判断低压压力值与压力限值之间的关系，所述压力限值包括压力下限值和压力上限值；
18.响应于所述低压压力值小于压力下限值，停止气体向外输送。
19.可选的，所述判断低压压力值与压力限值之间的关系之后，还包括：
20.响应于所述低压压力值不小于所述压力下限值且小于所述压力上限制，判断所述
电解气体量是否大于所述用气需求量；
21.当所述电解气体产量不大于所述用气需求量，停止气体向外输送；
22.当所述电解气体产量大于所述用气需求量，判断设备是否存在加气需求；
23.响应于所述设备存在加气需求，根据高压储罐限值进行加气判断；
24.响应于所述设备不存在加气需求，获取所述电解气体产量与所述用气需求量的差量，将差量气体向外输送。
25.可选的，所述将所述电解气体运输存储至低压储罐之后，还包括：
26.判断是否存在所述电解气体使用需求；
27.响应于不存在用气需求，获取低压储罐内的低压压力值；
28.判断所述低压压力值与压力限值之间的关系，所述压力限值包括压力下限值和压力上限值；
29.响应于所述低压压力值小于压力下限值，停止气体向外输送。
30.可选的，所述将所述电解气体运输存储至低压储罐之后，还包括：
31.判断是否存在所述电解气体使用需求；
32.响应于所述低压压力值不小于所述压力下限值且小于所述压力上限制，判断是否存在加气需求；
33.当不存在加气需求时，停止气体向外输送；
34.当存在加气需求时，根据高压储罐限值进行加气判断。
35.可选的，所述判断低压压力值与压力限值之间的关系之后，还包括：
36.响应于所述低压压力值大于所述压力上限值，判断是否存在加气需求；
37.响应于所述设备存在加气需求，根据高压储罐限值进行加气判断；
38.响应于所述设备不存在加气需求，获取所述电解气体产量与所述用气需求量的差量，将差量气体向外输送。
39.可选的，所述根据高压储罐限值进行加气判断包括：
40.获取高压储罐内的高压压力值，判断所述高压压力值是否大于高压上限值；
41.响应于所述高压压力值大于所述高压上限值，将多余气体向外输送；
42.响应于所述高压压力值不大于所述高压上限值，补充高压储罐内的气体量。
43.第二方面，本技术实施例提供了一种电能存储装置，所述装置包括：
44.转换模块，用于通过光能发电装置将光能转换为电能，和/或，通过风能发电装置将风能转换为电能；
45.电解模块，用于控制电解设备利用所述电能对第一液体进行电解，得到电解气体和热能，所述第一液体为电解池中用于电解的去离子水；
46.存储模块，用于将所述电解气体存储至低压储罐，所述电解气体用于存储所述电能。
47.可选的，所述装置还包括：
48.用电需求量获取模块，用于获取用电需求量；
49.第一待机电量获取模块，响应于用电需求量大于所述电能对应的第一电量，用于获取第一待机电量，所述第一待机电量为电解系统处于待机状态时所需要的最低电量；
50.计算模块，用于计算第一差值，所述第一差值为所述用电需求量和所述第一待机
电量之和与所述第一电量的差值；
51.电量补充模块，用于根据所述第一差值，对所述第一电量进行补充。
52.本技术实施例提供了一种电能存储方法及装置。在执行所述方法时，通过光能发电装置将光能转换为电能，和/或，通过风能发电装置将风能转换为电能；控制电解设备利用电能对第一液体进行电解，得到电解气体和热能，将电解气体存储至低压储罐，电解气体用于存储电能。由此，实现了可再生资源转电能，电解制氢储能的过程，可以根据具体需求对已存储的电解气体进行调用。相比于直接调用可再生资源转化的不稳定电能，这样的储能更具稳定性、安全性，创新性的提出耦合可再生能源的小型民用电解供能系统及控制逻辑，达到了实现民用低碳生活，满足民用生活用能和交通用能需求。
附图说明
53.为更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
54.图1为本技术实施例提供的电能存储的方法的一种方法流程图；
55.图2为本技术实施例提供的电能存储的方法的一种方法流程图；
56.图3为本技术实施例提供的电能存储的方法的一种方法流程图；
57.图4为本技术实施例提供的电能存储的方法的一种方法流程图；
58.图5为本技术实施例提供的电能存储的装置的一种结构示意图。
具体实施方式
59.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
60.正如前文所述，光能风能发电系统利用太阳能电池方阵、风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。但是，发明人经过研究发现，因为光或风为自然能源，该类能源具有随机性、瞬变性，因此光或风发电也具有不稳定性。将不稳定的电能应用到日常生活的电网中，容易造成供电量不稳定、电压变化过大等供电问题，同时会造成变压器、输电线路、逆变器等供电器件运作负荷较大，电量供能效率较低。
61.为了解决这一问题，在本技术实施例提供了一种电能存储方法及装置，在执行所述方法时，通过光能发电装置将光能转换为电能，和/或，通过风能发电装置将风能转换为电能；控制电解设备利用电能对第一液体进行电解，得到电解气体和热能，将电解气体存储至低压储罐，电解气体用于存储电能。耦合燃料电池进行电解制氢储能为可再生能源发展提供了新的方向，尤以质子膜燃料电池池与风、光等耦合的动态响应最佳。由此，实现了可再生资源转电能，电解制氢储能的过程，可以根据具体需求对已存储的电解气体进行调用。相比于直接调用可再生资源转化的不稳定电能，这样的储能更具稳定性、安全性，创新性的
提出耦合可再生能源的小型民用电解供能系统及控制逻辑，实现民用低碳生活。达到了实现民用低碳生活，满足民用生活用能和交通用能需求。
62.本技术实施例提供的方法由控制器执行，控制器可以控制系统中的各个装置，例如，光能发电装置、风能发电装置、整流器、电解槽系统(含换热器、电加热器等零部件)、冷凝分离器、低压储罐、高压储罐和压缩机等。例如可以由风机及居民楼顶光伏所产可再生能源电力经逆变器、转换器一支输送至居民房内用电，另一支输送至电解池系统，电解所需的水为去离子水，来源为市政自来水，经过家用净水设备提供生活用水，净化水经旁通一路进入去离子罐，而后供入电解系统；水经电解后产生电解气体经气水分离装置至低压储罐，用于居民生活用气，分离冷凝水分循环制电解系统。为灵活调节用气供需平衡，当电解气量大于居民用气量，可将低压储罐内部分氢气出售输送至城市燃气管网获取收入；当电解气量低于居民用气量时，利用城市燃气管网平衡需求。并且电解系统可满足社区居民设备的加气需求，此处设备可以是家用氢燃料电池私家车，分离氢气进入压缩机压缩至高压储罐储存，经加气装置实现加气。电解池系统所用燃料电池可为低温电池。如采用高温电解池，可增加余热回收用于社区房屋供暖，即回收尾排热量和冷凝分离热量。
63.以下通过一个实施例，对本技术提供的电能存储方法进行说明。请参考图1，图1为本技术实施例所提供的电能存储方法的一种方法流程图，包括：
64.s101：通过光能发电装置将光能转换为电能，和/或，通过风能发电装置将风能转换为电能。
65.其中，光能发电装置可以是居民楼顶顶光伏、太阳能板等，风能发电装置可以是风机，电能为风机和/或居民楼顶顶光伏将光能风能转换，所产生的可再生能源电力。
66.在实际应用场景中，对被转换能源的选取可以由功能系统选取设置。可以选择将光能或风能中的一种转换为电能，也可以选择将光能和风能共同转换成电能。
67.s102：控制电解设备利用所述电能对第一液体进行电解，得到电解气体和热能。
68.其中，第一液体为电解池中用于电解的去离子水。
69.在实际应用场景中，基于可再生发电量的瞬变性，要求电解系统需满足动态瞬变性，即需采用动态响应更好的低温质子膜燃料电池作为电解槽。电解所需的水为去离子水，来源可以为市政自来水，经过家用净水设备提供生活用水，净化水经水管通道进入去离子罐，而后供入电解系统。其中，自来水提供系统运行所需的水量，自来水经净水器净化后经三通阀，一部分为居民用水提供需求，一部分经去离子罐体为电解系统提供水源。进入电解系统水量可以由流量控制器控制监测。
70.其中，对第一液体电解后产生的电解气体为第一液体被电解后产生的气体和剩余的部分电解水。第一液体经电解后产生的电解气体经气水分离装置至低压储罐用于居民生活用气，分离冷凝水分循环进入电解系统，用于后续电解过程。气水分离装置在进行分离处理时，也会产生一部分热量，系统可以回收冷凝分离热量并进行后续利用。
71.在实际应用场景中，在电解过程中也会产生部分热能，为更好耦合可再生能源随机性和瞬变性动态响应，电解池系统所用燃料电池可以为低温pem电池。也可以采用高温电解池，该方式可以增加余热回收用于社区房屋供暖，系统回收尾排热量进行后续热能利用。
72.s103:将所述电解气体存储至低压储罐。
73.其中，电解气体用于存储所述电能。即将风能和/或光能转换成的电能，运用到电
解过程中，产生电解气体，并将电解气体存储至低压储罐中。
74.下面对本技术实施例提供的电能存储方法进行详细介绍。参见图2所示，图2为本技术实施例提供的电能存储方法的另一种流程示意图。其具体过程如下：
75.s201：通过光能发电装置将光能转换为电能，和/或，通过风能发电装置将风能转换为电能。
76.根据实际情况选择被转换能源及对应的能源转换装置，获取电能。
77.s202：获取用电需求量。
78.在实际应用场景中，可以通过电力监测表判断是否有用电需求。
79.响应于当前系统接收到对第一电能的使用需求，获取当前使用需求中对第一电能的用电需求量。
80.判断当前第一电量与用电需求量之间的大小关系，
81.响应于用电需求量小于第一电能对应的第一电量，执行步骤s206。
82.响应于用电需求量不小于第一电能对应的第一电量，执行步骤s203。
83.s203：获取第一待机电量。
84.利用读取设备读取用电需求量和第一电能对应的第一电量，其中第一电量为可再生能源的发电量。当前用电需求不小于第一电量时，获取第一待机电量，其中第一待机电量为电解系统处于待机状态时所需要的最低电量。
85.s204：计算第一差值。
86.第一差值为用电需求量和第一待机电量之和与第一电量的差值，即第一差值＝用电需求量 第一待机电量-第一电量。
87.s205：根据所述第一差值所述第一电量进行补充。
88.此时可再生电力供应不足，需要连接市电，保证用户生活用电和电解系统待机用电量，对不足电量(第一差值)进行补充。
89.需要说明的是，为充分保证用电、用气安全，防止发生风、光能源不足造成用电、气短缺问题，系统与外部电网连接，用于弥补电能短缺。即当家庭用电、用气高峰时，例如傍晚，此时无光能输入，如风量较少导致能源短缺，此时根据家庭实时用气流量，用电量、风能实时发电量，调整电网供电需求。
90.在实际应用过程中，如果在当前第一电量供应不足的前提情况下，此时如同时存在用气需求，系统可以开启城镇燃气管线提供燃气，电解系统保持待机模式，此时总用电需求量为用户生活用电与待机用电量之和。在多种需求并存的条件下，策略为首先保证家庭用电需求为主，用气次之。
91.在根据第一差值对第一电量进行补充后，再次获取电量需求关系、需求电量、发电量反馈判断两者关系实现闭环控制，在当地电网将第一电量补充至第一电能大于用电需求量时，启动电解系统。
92.s206：控制电解设备利用所述电能对第一液体进行电解，得到电解气体和热能。
93.当前发电量满足用电需求，运用产生的可再生电力对第一液体进行电解，产生相应的电解气体和电解热能。
94.s207：将电解气体存储至低压储罐。
95.将电解气体存储至低压储罐，后续可以根据是否存在电解气体使用需求对低压储
罐中的电解气体分配处理，具体处理过程详见后文，在此不多赘述。
96.下面对本技术实施例提供的电能存储方法进行详细介绍。参见图3所示，图3为本技术实施例提供的电能存储的另一种流程示意图。其具体过程如下：
97.s301：通过光能发电装置将光能转换为电能，和/或，通过风能发电装置将风能转换为电能。
98.根据实际情况选择被转换能源及对应装置，获取电能。
99.s302：控制电解设备利用所述电能对第一液体进行电解，得到电解气体和热能。
100.控制器控制电解设备运用产生的可再生电力对第一液体进行电解，产生相应的电解气体和电解热能。
101.s303：将所述电解气体存储至低压储罐。
102.运用气水分离装置将电解气体进行分离处理，将分离获取的冷凝水运输至电解池，用以后续电解工作。将分离获取的电解气体运输至低储压罐。
103.s304：判断是否存在所述电解气体使用需求。
104.在实际应用场景中，电解气体使用需求可以由用户向供能系统的后台系统发送指令请求，系统可以根据需求上传时间以及具体需求内容对使用需求分类整理，将整理后的需求反馈给系统判断模块。
105.根据是否存在电解气体使用需求对低压储罐中的电解气体分配处理，具体处理过程详见后文，在此不做赘述。当存在用气需求时执行s305步骤。
106.s305：响应于存在用气需求，获取用气需求量和低压储罐内的低压压力值。
107.其中，用气需求量为当前用气需求的实时流量。低压压力值为当前低压储罐内的压力值。
108.s306：判断低压压力值与压力限值之间的关系。
109.压力限值包括压力下限值和压力上限值。当低压压力值小于压力下限值执行步骤s307；当低压压力值不小于压力下限值且小于所述压力上限值，执行步骤s308；当低压压力值不小于压力上限值，执行步骤s309。
110.s307：响应于所述低压压力值小于压力下限值，停止气体向外输送。
111.当低压储罐内的压力小于压力下限值时，关闭外输阀门，停止气体向外输送过程，增加储罐内的气量。
112.在实际应用场景中，可根据电解气体产量进行进一步判断。第一种情况，电解气体产量大于用气需求量时，关闭外输阀门，增加储罐内气量；第二种情况，电解气体产量小于或等于用气需求量时，关闭外输线路阀门，判断是否为电价低谷期，低谷期则依据用气需求量与电解气体产量差值计算需求电量，闭合市电线路对电解系统提供电量促进电解，如非电价低谷期则开启城镇燃气管网连接，补足气量需求(此处假设低谷电价电解成本低于城市燃气价格)。s307进程到此结束，不进行后续步骤。
113.s308：响应于低压压力值不小于压力下限值且小于所述压力上限值，判断电解气体产量是否大于用气需求量。
114.当所述电解气体的量不大于所述用气需求量，停止气体向外输送。关闭外输阀门，增加储罐内气量。该进程到此结束，不进行后续流程。
115.当所述电解气体的量大于所述用气需求量，执行步骤s309。
116.s309：判断设备是否存在加气需求。
117.在实际应用场景中，加气需求可以由用户成员根据私家车气量条件，提前给出需求指令。该指令可以由供能系统的后台接收，系统可以根据需求上传时间以及具体需求内容对使用需求分类整理，将整理后的需求反馈给系统判断模块。
118.当设备存在加气需求，执行步骤s310。
119.当设备不存在加气需求，执行步骤s312。
120.s310：获取高压储罐内的高压压力值，判断所述高压压力值是否大于高压上限值。
121.当高压压力值小于所述高压上限值，执行步骤s311；
122.当高压压力值不小于高压上限值，执行步骤s312；
123.s311：开启压缩机补充高压储罐内的气体量。
124.开启冷凝处理装置与压缩机之间的线路，将电解气体进行气液分离，将电解气体通入高压气罐，补充高压罐内的气体。在实际应用过程中，可以监测罐内压力及用电需求反馈控制。s311进程到此结束，不进行后续进程。
125.s312：获取电解气体产量与用气需求量的差量，将差量气体向外输送。
126.开启外输线路低压储罐与城市燃气管网之间的阀门，将多余气体外输，可以进行售卖或收集利用，并更新判定低压储罐压力值和用电需求监测，实现反馈控制。
127.下面对本技术实施例提供的电能存储方法进行详细介绍。参见图4所示，图4为本技术实施例提供的电能存储法的另一种流程示意图。其具体过程如下：
128.s401：通过光能发电装置将光能转换为电能，和/或，通过风能发电装置将风能转换为电能。
129.根据实际情况选择被转换能源及对应装置，获取电能。
130.s402：控制电解设备利用所述电能对第一液体进行电解，得到电解气体和热能。
131.控制器控制电解设备运用产生的可再生电力对第一液体进行电解，产生相应的电解气体和电解热能。
132.s403：将所述电解气体存储至低压储罐。
133.运用气水分离装置将电解气体进行分离处理，将分离获取的冷凝水运输至电解池，用以后续电解工作。将分离获取的电解气体运输至低储压罐。
134.s404：判断是否存在所述电解气体使用需求。
135.根据是否存在电解气体使用需求对低压储罐中的电解气体分配处理，具体处理过程详见后文，在此不做赘述。当存在用气需求时执行s303步骤。
136.s405：响应于不存在用气需求，获取低压储罐内的低压压力值。
137.其中，低压压力值为当前低压储罐内的压力值。
138.s406：判断所述低压压力值与压力限值之间的关系。
139.其中，压力限值包括压力下限值和压力上限值。当低压压力值小于压力下限值执行步骤s409；当低压压力值不小于所述压力下限值且小于所述压力上限制时，执行步骤s407；当低压压力值大于压力上限值，执行步骤s408。
140.s407：响应于低压压力值不小于所述压力下限值且小于所述压力上限制，判断是否存在加气需求。
141.当设备存在加气需求，执行步骤s410。
142.当设备不存在加气需求，执行步骤s409。
143.s408：响应于所述低压压力值大于所述压力上限值，判断是否存在加气需求。
144.响应于设备存在加气需求，执行步骤s410。
145.响应于设备不存在加气需求，执行步骤s412。
146.s409：停止气体向外输送。
147.停止气体向外输送。关闭外输阀门，增加储罐内气量。该进程到此结束，不进行后续流程。
148.s410：获取高压储罐内的高压压力值，判断所述高压压力值是否大于高压上限值。
149.当高压压力值小于所述高压上限值，执行步骤s411；
150.当高压压力值不小于高压上限值，执行步骤s412；
151.s411：开启压缩机补充高压储罐内的气体量。
152.开启冷凝处理装置与压缩机之间的线路，将电解气体进行气液分离，将电解气体通入高压气罐，补充高压罐内的气体。在实际应用过程中，可以监测罐内压力及用电需求反馈控制。s411进程到此结束，不进行后续进程。
153.s412：获取电解气体产量与用气需求量的差量，将差量气体向外输送。
154.开启外输线路低压储罐与城市燃气管网之间的阀门，将多余气体外输，可以进行售卖或收集利用，并更新判定低压储罐压力值和用电需求监测，实现反馈控制。
155.以上为本技术实施例提供一种电能存储方法的一些具体实现方式，基于此，本技术还提供了对应的装置。下面将从功能模块化的角度对本技术实施例提供的装置进行介绍。
156.请参考图5，图5为本技术实施例所提供的一种电能存储装置的结构示意图。
157.本实施例中，该装置可以包括：
158.转换模块501，用于通过光能发电装置将光能转换为电能，和/或，通过风能发电装置将风能转换为电能；
159.电解模块502，用于控制电解设备利用所述电能对第一液体进行电解，得到电解气体和热能，所述第一液体为电解池中用于电解的去离子水；
160.存储模块503，用于将所述电解气体存储至低压储罐，所述电解气体用于存储所述电能。
161.可选的，所述装置还包括：
162.用电需求量获取模块504，用于获取用电需求量；
163.第一待机电量获取模块505，响应于用电需求量大于所述电能对应的第一电量，用于获取第一待机电量，所述第一待机电量为电解系统处于待机状态时所需要的最低电量；
164.计算模块506，用于计算第一差值，所述第一差值为所述用电需求量和所述第一待机电量之和与所述第一电量的差值；
165.电量补充模块507，用于根据所述第一差值，对所述第一电量进行补充。
166.以上对本技术所提供的一种电能存储方法及装置进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于
本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
167.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
168.以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。