[发明专利]一种火电机组储氢的深度调峰系统及方法

权利要求书

1.一种火电机组储氢的深度调峰系统，其特征在于，包括：火电厂子系统、制氢及储氢子系统和电气化子系统，所述火电厂子系统分别与所述制氢及储氢子系统、所述电气化子系统连接，所述制氢及储氢子系统与所述电气化子系统连接；

所述火电厂子系统，用于发电，并将所发电能传输到电网；

所述火电厂子系统，还用于在电网需要深度调峰时，将调峰电量输送到所述制氢及储氢子系统；

所述制氢及储氢子系统，用于利用调峰电量电解水制备氢气并存储，还用于将存储的氢气输送到所述电气化子系统；

所述电气化子系统，用于在需要增加上网电量时利用氢气生成电能，并将所述电能传输到电网。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制氢及储氢子系统包括：电解水系统和氢气储罐；

所述电解水系统分别与所述火电厂子系统的发电机连接、所述氢气储罐连接；

所述电解水系统，用于在电网需要深度调峰时，利用调峰电量电解水制备氢气；

所述氢气储罐，用于存储制备的氢气。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电解水系统与所述火电厂子系统的凝汽器输出端连接，用于接收凝汽器输出的水，并进行电解水制备氢气；

其中，所述电解水系统与所述火电厂子系统的凝汽器间的管道上设置有第一开关。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电气化子系统，包括：氢气喷射器和燃料电池电堆；

所述燃料电池电堆通过所述氢气喷射器与所述氢气储罐连接；

所述燃料电池电堆，用于利用氢气生成电能。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电气化子系统，还包括：DC/AC变换器；

所述燃料电池电堆通过所述DC/AC变换器将电能传输到电网。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述燃料电池电堆与所述火电厂子系统的凝汽器输出端，用于将氢气制电产生的水输送到所述火电厂子系统；

其中，所述燃料电池电堆与所述火电厂子系统的凝汽器间的管道上设置有第二开关；

所述燃料电池电堆设置有空气入口和空气出口。

7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述氢气储罐的储氢容量是基于预设时段内的电解水系统利用调峰电量生成的氢气量和燃料电池电堆在生成需要增加上网电量值时所需氢气量确定的。

8.一种基于上述权利要求1-7任一所述的火电机组储氢的深度调峰系统的火电机组储氢的深度调峰方法，其特征在于，所述方法包括：

获取电网的调节指令；

当电网的调节指令为深度调峰时，利用调峰电量电解水制备氢气并存储在氢气储罐内；当电网的调节指令为增加上网电量时，利用氢气储罐内的氢气生成电能，并将所述电能传输到电网；

其中，所述氢气储罐的储氢容量是基于预设时段内的电解水系统利用调峰电量生成的氢气量和燃料电池电堆在生成需要增加上网电量值时所需氢气量确定的。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述氢气储罐的储氢容量的计算式如下：

Q＝Q1-Q2

式中，Q为氢气储罐的储氢容量，Q1为火电机组深度调峰及顶峰运转周期内电解水系统利用调峰电量生成的氢气量，Q2为火电机组深度调峰及顶峰运转周期内燃料电池电堆在生成需要增加上网电量值时所需氢气量。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述火电机组深度调峰及顶峰运转周期内电解水系统利用调峰电量生成的氢气量Q1的计算式如下：

所述火电机组深度调峰及顶峰运转周期内燃料电池电堆在生成需要增加上网电量值时，所需氢气量Q2的计算式如下：

式中，w_g为深度调峰时用于电解储氢的功率，η₁为电解水制氢的效率系数，ρ为电解水系统每度电可产生氢气量，η₂为燃料电池产电的效率系数，w_c为增加上网电量时所需发电量的功率，μ为燃料电池电堆发每度电所消耗氢气量，a为火电机组深度调峰及顶峰运转周期的起始时间，b为火电机组深度调峰及顶峰运转周期的结束时间，t为时间。