[发明专利]一种氢储能与抽水蓄能耦合电站系统及其工作方法

权利要求书

1.一种氢储能与抽水蓄能耦合电站系统，其特征在于，包括发电站(1)、电网(2)、调度系统(3)、储氢系统(4)及抽水蓄能系统(5)；发电站(1)与电网(2)连接，电网(2)经调度系统(3)与储氢系统(4)及抽水蓄能系统(5)相连接。

2.根据权利要求1所述的氢储能与抽水蓄能耦合电站系统，其特征在于，储氢系统(4)包括电解槽(4-1)、储氢装置(4-2)、氢利用单元(4-3)、储氧装置(4-4)及氧利用单元(4-5)；

电解槽(4-1)的氢气出口与储氢装置(4-2)的入口相连通，电解槽(4-1)的氧气出口与储氧装置(4-4)的入口相连通，储氢装置(4-2)的出口与氢利用单元(4-3)连接，储氧装置(4-4)的出口与氧利用单元(4-5)连接，调度系统(3)与电解槽(4-1)相连接。

3.根据权利要求2所述的氢储能与抽水蓄能耦合电站系统，其特征在于，抽水蓄能系统(5)包括上水库(5-1)、上调压井(5-2)、变压器(5-3)、发电室(5-4)、下调压井(5-5)及下水库(5-6)；

上水库(5-1)与上调压井(5-2)连接，上调压井(5-2)与发电室(5-4)的进水口连接，发电室(5-4)内安装发电机及电动机，发电机及电动机与变压器(5-3)相连接，发电室(5-4)的出水口与下调压井(5-5)的入口连接，下调压井(5-5)的出口与下水库(5-6)连接，变压器(5-3)与调度系统(3)相连接。

4.一种权利要求3所述氢储能与抽水蓄能耦合电站系统的工作方法，其特征在于，包括电站储能阶段及电站发电阶段。

5.根据权利要求4所述的氢储能与抽水蓄能耦合电站系统的工作方法，其特征在于，在电站储能阶段，发电站(1)所发电量全部上网，电网(2)将多余电能通过储氢系统(4)及抽水蓄能系统(5)进行消纳。

6.根据权利要求5所述的氢储能与抽水蓄能耦合电站系统的工作方法，其特征在于，设Q_g,in为电网(2)的实时输入电量，Q_g为电网(2)的实时输出电量，Q_p为抽水蓄能实时用电量，Q_p,max为抽水蓄能实时上限用电量，Q_p,min为抽水蓄能阶段下限用电量，Q_p,out为抽水蓄能实时发电量，Q_H为储氢系统(4)的运行实时用电量，Q_H,min为储氢系统(4)的运行最低用电量；

所述电站储能阶段包括第一子工况、第二子工况及第三子工况；

在第一子工况下，Q_g,in≥Q_p,max+Q_H,min，此时优先满足上水库(5-1)的水位到达实时上限值，其中，调度系统(3)将一部分Q_p,max的电量经变压器(5-3)带动发电室(5-4)内安装电动机正向运行，通过电动机将下水库(5-6)中的低势能水传送到上水库(5-1)中；调度系统(3)将另一部分Q_g,in-Q_H,min的电量输出给电解槽(4-1)，电解槽(4-1)产生的氢气存储到储氢装置(4-2)中，储氢装置(4-2)中的氢气通过氢利用单元(4-3)进一步消纳，电解槽(4-1)产生的氧气储到储氧装置(4-4)中，储氧装置(4-4)的氧气通过氧利用单元(4-5)进一步消纳；

在第二子工况下，Q_g,in＜Q_p,max+Q_H,min且Q_g,in≥Q_p,min，储氢系统(4)为最低产能，调度系统(3)将一部分Q_H,min的电量传输到储氢系统(4)中，使得储氢系统(4)正常运行产生氢能；调度系统(3)将另一部分Q_p的电量传送到抽水蓄能系统(5)中，将下水库(5-6)中的低势能水传送到上水库(5-1)中；

在第三个子工况，Q_g,in＜Q_p,min，储氢系统(4)停止工作，将电网(2)的实时输入电量Q_g,in全部用于抽水蓄能系统(5)进行储能。

7.根据权利要求4所述的氢储能与抽水蓄能耦合电站系统的工作方法，其特征在于，在电站发电阶段，将上水库(5-1)中水的重力势能通过发电室(5-4)中的发电机转化为电能，再经变压器(5-3)将Q_p,out＝Q_g+Q_H,min的电量通过调度系统(3)进行分配，其中，电量Q_g用于上网满足电网(2)的用电，Q_H,min用于储氢系统(4)以最低产能运行。