[发明专利]一种联网型大规模风电制氢系统配置方法

说明书

本发明公开了一种联网型大规模风电制氢系统配置方法，将边界条件区分为必要边界条件和辅助边界条件，根据输入的风电装机规模、等效运行小时数等边界条件匹配特性对应的典型风电曲线，依据年典型日运行曲线最高风功率为Psubgt;max/subgt;确定制氢总功率(以MW计)；设定供氢系数α和临界系数β，取αPsubgt;max/subgt;作为额定对外供氢功率(以MW计)，βPsubgt;max/subgt;作为从电网购电制氢临界功率(以MW计)。根据风电功率的不同，风电制氢系统将有三种不同运行模式；按储氢系统储氢容量略大于放氢容量的原则，结合三种不同运行模式下氢气量关系，可近似建立等式，依此等式可进一步确定α与β取值，实现联网型大规模制氢系统配置。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域与可再生能源电解水制氢技术领域，特别是涉及一种联网但不上网型风力发电耦合大规模制氢为目的制氢系统。

背景技术

我国风力发电装机容量在近年来实现了迅猛增长，风电装机总容量稳居世界第一位。但风电易受自然条件影响，具有随机性、间歇性和波动性等特点，越来越多的问题正逐渐显现，如：大规模不可控低品质风电并网对电网安全性带来的挑战；大规模风电场的聚集给当地电网输送带来的极大压力，造成大量弃风现象；大量并网风电给电网调度中心造成越来越大的困难，而且造成电网平衡成本逐渐增大。为解决这些问题，积极探索能源转换方式，将风能转化为氢能源加以利用成为当前研究的重点方向。

风电制氢作为近年来新兴技术，其方式是将风能通过风机转化成为的电能，利用电解槽来电解水，将电能转化为氢气中的化学能。随着氢能产业逐步发展，大规模风电制氢技术在未来有确定性极高的应用场景。区别于现有的以平抑风电波动、保障并网发电为主要目标的各类风电制氢系统，大规模风电制氢技术实现工业级应用的前提是制氢系统长期稳定、经济运行，此时若仍采用依靠电网调峰的并网型风电制氢方式，将无法减弱甚至进一步放大风电的不稳定特性，给电网调度造成极大困难。

目前风电制氢方式是依靠电网调峰的并网型风电制氢方式即电解槽来电解水，其目的是平抑风电波动、保障并网发电，其缺点是无法减弱甚至进一步放大风电的不稳定特性，给电网调度造成极大困难。

发明内容

针对以发电上网为主要目标的并网型风电制氢系统不适配工业化绿氢生产风电制氢应用场景的问题，本发明面向绿氢工业化生产提供了一种联网型大规模制氢系统配置方法，可根据风电规模确定供氢规模，并完成整体系统配置。

为实现上述发明目的，本发明提供一种联网型大规模风电制氢系统配置方法，其特征在于包括下列步骤：

1、利用边界条件分类输入模块将边界条件区分为必要边界条件和辅助边界条件，必要边界条件：风电装机规模MW、风电等效运行小时数h1、下游氢气用户年运行小时数h2；辅助边界条件：项目风电运行数据；

2、典型风电曲线数据库储存了大量典型风电曲线，可根据输入的风电装机规模、等效运行小时数、下游氢气用户年运行小时三个必要边界条件匹配特性对应的典型风电曲线，包括全年逐日运行曲线以及年典型日运行曲线；

若边界条件分类输入模块中获得项目风电运行数据，通过风电曲线处理模块对项目风电运行数据进行处理，得到年典型日运行曲线；

3、配置模块将采用年典型日运行曲线，按以下方法进行配置：

(1)年典型日运行曲线中风电功率为P，曲线上最高风功率为P_max，依据P_max确定制氢总功率MW；

(2)根据年典型日运行曲线计算全天发电量，全天发电量除以24得到平均时发电量MWh，平均时发电量除以1h得到平均时发电功率P_avg MW，求P_avg/P_max比值γ为自然平衡系数，当外供氢功率为γP_max时，储氢系统储氢量与供氢量自然平衡；