[发明专利]面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能系统及方法

说明书

本发明的面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能系统及方法，其中，本发明的系统包括：与电网连接的电网调度装置；与电网以及电网调度装置连接的电解制氢站；与电解制氢站、电网调度装置、电网连接的储能电站；储氢站。本发明的复合储能方法包括：电网调度装置接收电解制氢负荷曲线、调峰和调频指令、短期快速小幅度的功率调整信号；电解制氢站根据电解制氢负荷曲线运行；储能电站根据调峰和调频指令、功率调整信号向电解制氢站进行快速充放电调节。本发明的面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能系统，采用氢储能和电化学储能、超级电容或飞轮储能相结合的方式，实现了可再生能源的大规模消纳，并显著增强了电网的调峰调频能力。

技术领域

本发明涉及电能存储系统，特别是涉及一种面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能系统及方法。

背景技术

在我国能源转型和实现碳中和目标的要求下，风电和光伏等可再生能源将持续大规模发展。这将使我国可再生能源丰富地区与负荷中心地区距离较远的矛盾日益突出，大规模可再生能源消纳问题将日益凸显，电网面临的调峰调频压力将越来越大。另外，当我国电力系统转型为以可再生能源发电为主时，小概率高风险的“黑天鹅”事件的出现将对我国能源和电力供给安全造成严峻挑战。如大面积、持续性长时间的阴天、雨天、静风天对光伏、风电为主体的电力系统造成重大电力断供风险。

在此背景下，大力发展灵活性调峰调频电源和储能技术变得尤为重要。目前，较常见的储能技术包括抽水蓄能、电化学储能、超级电容和飞轮储能等。抽水蓄能规模容量大，调节能力强，但建设周期长，也对地理条件的要求较高。电化学储能和飞轮储能动态响应能力强，适用于快速调频和小幅度调峰，在大幅度调峰方面竞争力较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能系统。

本发明的面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能系统，包括：与电网连接的电网调度装置，用于接收电网调度中心发出的电解制氢负荷曲线、调峰和调频指令、短期快速小幅度的功率调整信号；与电网以及电网调度装置分别连接的电解制氢站，接收电网调度装置发出的电解制氢负荷曲线并根据电解制氢负荷曲线运行；与电解制氢站、电网调度装置、电网分别连接的储能电站，接收电网调度装置发出的调峰和调频指令、短期快速小幅度的功率调整信号，并根据调峰和调频指令、功率调整信号向电解制氢站进行快速充放电调节；与电解制氢站连接的储氢站，用于存储电解制氢站产生的氢气。

本发明的面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能系统，其中，还包括与储氢站连接氢燃料电站，与电网以及电网调度装置连接，用于利用储氢站的氢气发电，并将电上传至电网。

本发明的面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能系统，其中，电解制氢站为碱性电解水制氢站、质子交换膜电解制氢站、高温固体氧化物电解制氢站，或者上述三种制氢装置的任何混合。

本发明的面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能系统，其中，储能电站为电化学储能电站、压缩空气电站、超级电容电站、飞轮储能电站，或者上述的任何混合。

本发明的面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能系统，其中，储氢站为超高压气态储氢站或液态储氢站，氢燃料电站为固定式燃料电池电站或氢燃机电站。

本发明的面向可再生能源消纳和电网调峰调频的复合储能方法，包括：

电网调度装置接收电网调度中心发出的电解制氢负荷曲线、调峰和调频指令、短期快速小幅度的功率调整信号；

电解制氢站接收电网调度装置发出的电解制氢负荷曲线并根据电解制氢负荷曲线运行；

储能电站接收电网调度装置发出的调峰和调频指令、短期快速小幅度的功率调整信号，并根据调峰和调频指令、功率调整信号向电解制氢站进行快速充放电调节；

储氢站存储电解制氢站产生的氢气。