[发明专利]基于氢储能的综合自洽能源微网配置方法及能量调控方法

说明书

本发明涉及基于氢储能的综合自洽能源微网配置方法及能量调控方法，微网的智能管控系统实时采集微网负荷电‑热‑冷用能需求，以及采集微网中储氢罐内的氢气实时压强值，依托并、离网判别模块来识别出微网与电网的关系；在微网并入电网或微网离开电网独立运行状态下，微网能量的调控是以储氢罐内氢气实时压强值来表征储能容量，基于氢气实时压强值与设定的氢气压强边界阈值判别结果，并结合微网中的风、光电是否出力，以及微网负荷冷热供应共同作为约束条件，进而启动相对应的能量管控策略。本发明基于风光预测结果和典型日负荷曲线，根据日内各单元的出力实时调整平抑风光随机和负荷波动引起的指令偏差，保障系统能量和功率的实时平衡。

技术领域

本发明涉及建筑能源供应技术领域，具体涉及基于氢储能的综合自洽能源微网配置方法及能量调控方法。

背景技术

近年来储能技术飞速发展，我国储能产业也迎来了至少十年的黄金发展期。为了协调分布式电源本身随机性、间歇性的特点与电网可靠运行的矛盾，集分布式电源、储能装置、负荷、能量转换装置和控制保护装置于一体的微网技术得到了飞速发展。但是由于土建式的储能电站受制于交通、地势等原因，为微网的建设带来了严重的制约和影响，迫切需要一种能适应海岛、边防哨所等能源供给困难的特殊环境的微网电站建设方案。

近些年，在研究学者、行业专家、政企领导等社会各界人士的共同努力加持下，各类储能技术愈加成熟、成本愈加可控，已初呈多元化储能市场生态格局。氢作为一种清洁燃料，具有能量密度高、无污染、便于储存和传输等优点。氢能作为一种化学储能的延伸，具有诸多优点，基于可再生能源电解的绿氢技术产制过程完全零碳排放，备受青睐、极具发展潜力。在能源结构低碳、绿色转型过程中，构建以太阳能和风能为代表的低碳安全再生能源供应体系将是我国应对气候变化、资源短缺、能源安全的重要载体，发展以骨干电网和局域微网互补网型形态将是我国未来气象驱动型电力系统的合理格局。风光隶属天赐再生绿能，可依托技术自由获取、转换与利用，是微网系统理想的一次能量源。

本发明构建以消纳风、光可再生资源为主的基于氢储能的综合自洽能源微网，并结合不同应用场景用能需求，给出该综合自洽能源微网的合理配置方案以及能量调控策略，整个方案综合考虑了建设成本、配置容量大小与用能需求大小、以及避免频繁启停等问题，依托闲置空地或现有基础设施即可快速建设，完全可以实现电-热-冷多能综合经济自足，较为适配边防哨所、独立岛屿、偏远村落、西部高速服务区/车站等弱网甚至无网区域。

发明内容

本发明首先公开基于氢储能的综合自洽能源微网配置方法，该综合自洽能源微网包括分散式风电站、分布式光伏电站、电解水装置、储氢罐、燃料电池、燃气机、换热机组以及吸收式制冷设备；电解水装置以风光电制取氢气并存储在储氢罐内，储存的氢气经燃气机以及燃料电池转化为电能，燃气机产生的高温高压蒸汽经换热机组产生热能，经吸收式制冷设备产生冷能；上述综合自洽能源微网的容量配置方法如下：

首先根据所设计微网需求侧所需电能、热能和冷能的用能需求，并考虑能量的损失，计算出微网所需总能量；

基于燃气机效率和微网所需总能量计算出燃气机释放总能量；

基于微网需求侧所需电能和电能传输效率计算出燃料电池释放总能量，计算燃料电池释放总能量时，需考虑对燃料电池总容量设计赋予裕量修正系数；

基于燃气机释放总能量以及电解水装置效率，计算出电解水释放总能量；

通过电解水装置释放总能量，结合风、光出力情况来设计光伏阵列及风电机组的额定功率；

根据燃气机释放总能量、燃气机效率以及燃气机工作时长，计算出燃气机额定功率；

根据燃料电池释放总能量、电能传输效率、燃料电池总容量设计裕量修正系数、以及燃料电池工作时长，计算出燃料电池额定功率；

根据光伏电站实时出力最大功率、风电站实时出力最大功率、以及电解水装置总容量设计裕量修正系数，计算出电解水装置额定功率；