[发明专利]一种可实现大规模波动能源消纳的电解制氢系统及运行方法

权利要求书

1.一种可实现大规模波动能源消纳的电解制氢系统，其特征在于，包括控制系统、波动性电源、稳定制氢设备、波动制氢设备和储能设备；波动性电源分别与稳定制氢设备、波动制氢设备和储能设备连接；

控制系统与波动性电源、定制氢设备、波动制氢设备、储能设备及电网调度系统分别连接；

控制系统用于根据波动性电源的实时出力和电网调度情况，计算出需要消纳的波动性电源负荷；稳定制氢设备用于吸收需消纳的基本负荷，波动制氢设备用于吸收需消纳的波动负荷，储能设备用于吸收波动性电源负荷超出稳定制氢设备和波动制氢设备最大吸收能力时的多余负荷。

2.根据权利要求1所述的一种可实现大规模波动能源消纳的电解制氢系统，其特征在于，波动性电源采用风电、光伏、生物质发电或、火电、核电或水电；

稳定制氢设备和波动制氢设备采用碱性电解制氢设备、固体聚合物电解制氢设备或固体氧化物电解制氢设备；

储能设备采用电池或超级电容器。

3.权利要求1或2所述的一种可实现大规模波动能源消纳的电解制氢系统运行方法，其特征在于，包括以下过程：

在初始时刻，控制系统接收波动性电源的出力信号和电网调度信号，计算出需消纳的波动性电源负荷、基本负荷和波动负荷；

控制系统根据需消纳的基本负荷和单台稳定制氢设备的额定功率计算出需启动的稳定制氢设备台数：同时，控制系统根据波动负荷和单台波动制氢设备的额定功率计算出需启动的波动制氢设备台数；

在运行过程中，控制系统按照停机时间控制逻辑对稳定制氢设备和波动制氢设备的编号进行更新；

在运行过程中，控制系统还用于监控一定时间内的制氢启停机次数。

4.权利要求3所述的运行方法，其特征在于，当处于离网状态时，需要消纳的波动性电源负荷为波动性电源的直接出力，计算公式为P_XN＝P_F；

当处于并网状态时，需要消纳的波动性电源负荷为波动性电源出力减去电网实时调度需求的差值，具体为：P_XN＝P_F-P_W；

其中，P_XN为需消纳的波动性电源负荷；P_F为波动性电源的实时出力；P_W为电网对波动性电源的出力负荷需求；

需消纳的基本负荷P_j计算方法为：

P_j＝Max{[P_XN/hp_wd]*hp_wd，hP₁}

其中，p_wd为单台稳定制氢设备的额定功率；[]表示取较小的整数值；P₁为稳定制氢设备的总额定功率，h为稳定制氢设备工作的负载系数；

需消纳的波动负荷P_b计算方法为：

P_b＝Max{P_XN-P_j，kP₂}

其中，P₂为波动制氢设备的总额定功率，k为波动制氢设备工作的负载系数。

5.权利要求3所述的运行方法，其特征在于，需启动的稳定制氢设备台数N₁₁的计算公式为：

N₁₁＝P_j/up_wd；

P_j为需消纳的基本负荷，u为稳定制氢设备工作的负载系数，p_wd为单台稳定制氢设备的额定功率；

按照编号为1，2，…，N₁₁的顺序启用稳定制氢设备，每台稳定制氢设备工作功率负荷为up_wd。