一种可再生能源电热氢联产的系统、方法、设备及介质与流程

本发明涉及能源控制，具体涉及一种可再生能源电热氢联产的系统、方法、设备及介质。

背景技术：

1、随着可再生能源占国家总能源比例上升，可再生能源所具有的波动性、地域性、季节性特征也会带来更大的集中式转移缺口，因此对长周期储能的需求也在不断增加。长周期储能对于解决可再生能源的波动性、地域性和季节性特征是必要的，但目前尚未有成熟且经济可行的长周期储能技术。开发成本低、效率高的长周期储能产能技术仍然是一个挑战。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种可再生能源电热氢联产的系统、方法、设备及介质，以解决如何在较低的开发成本的情况下，提高长周期新能源储能产能的效率。

2、第一方面，本发明提供了一种可再生能源电热氢联产系统，系统包括：可再生能源发电模块，连接电流转换模块，用于产生第一电能；电流转换模块，连接电源端子，用于将可再生能源发电模块产生的第一电能进行转换，得到第二电能；其中，第二电能通过电源端子传输至电解水制氢制氧模块、电热联供模块以及蓄热器模块，为电解水制氢制氧模块、电热联供模块以及蓄热器模块进行供电；蓄热器模块，连接电热联供模块，用于将第二电能转换并存储为热能，传输至电热联供模块，为电热联供模块进行供热；电解水制氢制氧模块，用于利用第二电能并基于碱性电解水原理产生氢气以及氧气；电热联供模块，用于利用第二电能以及热能产生电力和热量。

3、本发明实施例充分利用可再生能源，通过将电能转换成热能和氢氧气生产；通过可再生能源发电模块产生电能，经过转换后得到第二电能；第二电能供给电解水制氢制氧模块，采用碱性电解水原理，相对其他电解方法来说，能够用较低的成本产生氢气和氧气，而且还为电热联供模块提供能量；蓄热器模块将部分电能转换成热能存储，实现长周期储能，用于为电热联供模块提供供热量，采用模块化设计，降低制造成本，各个模块有单独的运维方式，实现了电、热、氢的联产，以较低的开发成本，最大限度地提高能源利用效率。

4、在一种可选的实施方式中，可再生能源发电模块，包括：光伏单元，用于利用光电效应原理将太阳能转换为第一直流电；风电单元，用于将风能通过风力机械装置转换为第一交流电；第一电能包括光伏单元产生的第一直流电以及风电单元产生的第一交流电。

5、本发明实施例中光伏单元利用太阳能，通过光电效应将太阳能转换成直流电，而风电单元则通过风力机械装置将风能转换成交流电；不仅能在光照充足时利用太阳能，还能在风力充足时利用风能，从而实现了多源能源的有效利用。

6、在一种可选的实施方式中，电流转换模块，包括：dc/dc转换器，连接可再生能源发电模块中的光伏单元，用于将第一直流电根据预设电流规格转换为目标直流电，作为第二电能；ac/dc转换器，连接可再生能源发电模块中的风电单元，用于将第一交流电根据预设电流规格转换为目标直流电，作为第二电能。

7、本发明实施例dc/dc转换器负责处理光伏单元产生的第一直流电，而ac/dc转换器则处理风电单元产生的第一交流电，根据预设的电流规格将不同类型的电能转换为目标直流电，保证了电能在整个系统中的适配性，从而有效提高资源利用率。

8、在一种可选的实施方式中，第二电能通过电源端子传输至电池模块，系统还包括：低压电器模块，其一端连接电池模块，另一端分别连接电解水制氢制氧模块和电热联供模块；电池模块，用于将第二电能进行存储；当电解水制氢制氧模块或者电热联供模块供电不足时，通过低压电器模块为电解水制氢制氧模块或者电热联供模块进行补充供电。

9、本发明实施例中电池模块用于存储第二电能，可以在能量产生时将多余的电能存储起来，保证能源的利用率，减少资源浪费，当有用电需求时，提供额外的电能，从而最大限度的利用可再生能源，提高能源利用效率。

10、在一种可选的实施方式中，电热联供模块，包括：换热器单元，用于消耗第二电能，控制交换氢燃料电池发电单元或氢内燃机发电单元的反应热量；存储蓄热器模块传输的热能，作为输出热量；氢燃料电池发电单元，用于获取蓄热器模块传输的热能，并与换热器单元交换反应热量，基于氢氧电化学反应原理产生电力，作为输出电力；氢内燃机发电单元，用于获取蓄热器模块传输的热能，并与换热器单元交换反应热量，基于氢燃烧反应原理产生电力，作为输出电力。

11、本发明实施例中换热器单元利用第二电能来控制氢燃料电池或氢内燃机发电单元发生物理或者化学反应时的热量，保证氢燃料电池或氢内燃机发电单元高效产生电力，同时换热器存储的冗余热量在同样可作为输出热量进行输出，电热联供模块既可以为设备提供电量，也可以为需要供热的地方提供热能，在低成本的情况下提高了能源利用率。

12、在一种可选的实施方式中，系统还包括：高原供氧模块，连接电解水制氢制氧模块，用于将电解水制氢制氧模块产生的氧气通过预设处理方式转换为目标需求氧气；加氢及外供氢模块，连接电解水制氢制氧模块，用于将电解水制氢制氧模块产生的氢气通过预设处理方式转换为目标需求氢气。

13、本发明实施例对通过电解水产生的氧气和氢气进行定制处理，以适应特定的应用场景需求，提高了系统灵活性，能够在不同环境和应用中输出目标需求氢气或氧气，避免了直接输出的氢气或者氧气无法达到要求，间接造成资源浪费的情况，从而有效提高能源利用率。

14、第二方面，本发明提供了一种可再生能源电热氢联产的方法，方法包括：控制可再生能源发电模块产生第一电能；控制电流转换模块将第一电能转换为第二电能，并控制电源端子将第二电能分别传输至电解水制氢制氧模块、电热联供模块以及蓄热器模块，进行供电；控制蓄热器模块将第二电能转换并存储为热能，传输至电热联供模块；控制电解水制氢制氧模块利用第二电能并基于碱性电解水原理产生氢气以及氧气；控制电热联供模块利用第二电能以及热能产生电力和热量。

15、本发明实施例充分利用可再生能源，通过将电能转换成热能和氢氧气生产；通过可再生能源发电模块产生电能，经过转换后得到第二电能；第二电能供给电解水制氢制氧模块，采用碱性电解水原理，相对其他电解方法来说，能够用较低的成本产生氢气和氧气，而且还为电热联供模块提供能量；蓄热器模块将部分电能转换成热能存储，实现长周期储能，用于为电热联供模块提供供热量，采用模块化设计，降低制造成本，各个模块有单独的运维方式，实现了电、热、氢的联产，以较低的开发成本，最大限度地提高能源利用效率。

16、在一种可选的实施方式中，方法还包括：获取可再生能源发电模块中光伏单元或风电单元的额定功率，作为第一额定功率；获取电池模块的额定功率，作为第二额定功率；获取电解水制氢制氧模块的额定功率，作为第三额定功率；若第一额定功率低于或等于第二额定功率，则控制电池模块存储电流转换模块转换的第二电能；若第一额定功率高于第二额定功率，且电池模块中电池容量低于预设容量阈值，则控制电池模块存储电流转换模块转换的第二电能；若第一额定功率高于第二额定功率，且电池模块中电池容量高于等于预设容量阈值，则控制电源端子将第二电能传输至电解水制氢制氧模块，若第一额定功率高于第三额定功率，则控制电源端子将第二电能传输至蓄热器模块。

17、本发明实施例获取可再生能源发电模块、电池模块和电解水制氢制氧模块的额定功率。如果可再生能源发电的额定功率比电池模块高，且电池容量低于一定阈值，控制将电能存储在电池模块中；如果可再生能源发电的额定功率高于电池模块的额定功率，并且电池容量足够高，直接将电能传输至电解水制氢制氧模块，最大程度地利用直接供应能源，避免了电池存储损耗；可再生能源发电的额定功率高于电池模块且低于电解水制氢制氧模块时，将电能传输至蓄热器模块，将多余的电能转化为热能作为备用，这种多选择的能源传输，协调各个模块之间的能源交换，能够灵活有效提高能源的整体利用率。

18、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的可再生能源电热氢联产方法。

19、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的可再生能源电热氢联产方法。