[发明专利]一种氢气能源调度系统及其调度方法

说明书

本发明涉及一种氢气能源调度系统及其调度方法，包括区域总控制模块，还包括多个氢气能源代理商；区域总控制模块以星形网络拓扑的形式与电网及各个多个区域控制模块建立信息连接，实现电网波动水平的实时监测及获取各氢气能源代理商在一个完整工作周期结束后的氢气富余量信息；各个氢气能源代理商通过输电线与电网建立电能传输通道，利用电网电能完成站内PEM质子交换膜电解制氢；在氢气富余时，还能将富余氢气利用氢电转化装置转化为电能输给电网，参与电网的调峰中。本发明合理启停设备，减少非必要损耗及由此引发的维护成本，并且合理地将富余氢能转化为电能及时参与电网的调峰中，实现能量、资源的优化利用。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种氢气能源调度系统及其调度方法。

背景技术

大力发展新能源汽车及其附属产品相关技术已成为实现碳达峰、碳中和目标的有力手段。燃料电池电动汽车以近乎零的碳排放的优势成为当前及未来绿色出行交通方式的首选。氢气能源代理商如加氢站作为燃料电池电动汽车的能源补给终端，目前主要是以外供式加氢站和站内制氢加氢站两种存在形式。鉴于氢能易于储存、电能易于传输等特点，站内制氢加氢站成为当前应用的主流，其技术原理类似于天然气管网加气站原理，即加氢站内有制氢设备（如天然气重整制氢、质子交换膜电解制氢）产生氢气（相当于天然气管道输送来的气源）和加气站设备的组合。

综合分析站内制氢加氢站一天中的运营情况，能够发现在目前氢燃料电池汽车数量还是较为少的前提下，加氢站一天的氢能制备量并不多。因此，制氢设备的运营与维护成本相较与其实际制备的氢能而言是一笔不小的费用。

此外，放眼于一块大的特定区域，由于区域内不同小地区的人们在生活习惯、消费水平、个人喜好等等方面存在差异，使得小地区间的氢燃料电池电动汽车的保有量、活跃量存在不可避免的差异，这就在某种程度上导致了某些地区的站内制氢站制氢量很大，近似满负荷甚至超负荷运作，某些地区的站内制氢站制氢量很少，存在怠工现象。同一区域内不同站内制氢站之间不平衡的运作形式势必会造成资源利用不充分，能源利用效率低下等问题。

尽可能地降低制氢设备的运营与维护成本，着眼于大片区域来实现资源与能量的优化利用是本发明所致力解决的氢燃料电池电动汽车行业的痛点问题。

专利公开号CN106369270A提供一种加氢站网络设施及由其构成的氢气分布式能源，提出了一种加氢站网络设施，实现了为一个区域的氢燃料电池储氢瓶加注氢气，并与氢燃料电池一起构成了氢气分布式能源，把城市周围的能源通过各种制氢的方法生产氢气，再经过加压、运输、存储、加气等环节实现能源的转化。该方法利用城市周围的能源制取氢气后，需要经过“储氢瓶组拖车——氢燃料电池‘消耗’——储氢瓶组拖车——产生氢气”的循环，产生了高额的运输成本；另外该加氢站网络设施将氢气能源与电网独立开来，没能很好利用氢气易于储存、电能易于传输的特点；第三，没有放眼于整个大区域综合实现氢气能源和电能的优化利用，没有将多个分布式氢气能源建立起有机联系，形成区域大范围的智慧能源网联系统；第四，没有考虑将氢气能源利用氢电转化装置转化为电能进行变换能量形式的传输，以实现更加便捷和节约资源，同时能为电网的平稳运行做出贡献。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种氢气能源调度系统及其调度方法，以解决氢气能源代理商如站内制氢加氢站的制氢、储氢及加氢等设备的维护与运营成本相较其实际制氢量不匹配等问题，即：由于单个制氢加氢站在一个完整工作周期中实际服务的氢燃料电池电动汽车的数量较低，服务时刻分散不确定等，造成设备工作不合理，引起不必要的损耗与维护成本；另外在特定大区域内，各个单个的站内制氢加氢站间缺乏及时有效的信息交流，以致无法及时将经过一个完整工作周期的富余氢气通过制氢加氢站内以氢燃料电池为代表的氢电转化模块转化为电能，主动参与电网的调峰中。

加氢站只是本发明中氢气能源代理商的一个实例，本发明中的氢气能源代理商包括但不限于加氢站、智能楼宇、智慧城市及微电网等，在其他场景中，本发明所述的氢气能源调度方法同样适用。

具体的技术方案为：