风机塔筒储氢节能系统及方法与流程

文档序号:15579097发布日期:2018-09-29 06:23

本发明涉及一种风机塔筒储氢节能系统及方法。



背景技术:

随着国民经济的迅速增长,对能源的需求日益旺盛,能源短缺以及化石能源所产生的环境污染问题日益尖锐。新能源资源潜力大,可持续利用,在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面发挥了重要作用,已引起了国际社会的广泛关注。在能源安全与环境保护的双重压力下,技术相对成熟、具备规模化开发条件的风力发电技术作为一种清洁的可再生能源,在世界范围内取得了飞速发展。特别是近年来,风力发电的产业规模和市场化程度逐年提高。截至2015年底,全年风电新增装机容量3297万千瓦,新增装机容量再创历史新高,累计并网装机容量达到1.29亿千瓦,占全部发电装机容量的8.6%,全国风电产业继续保持强劲增长势头。

但是,现有的风机都存在弃风量的问题,例如,某地多风的季节时,可能当地的用电量不足以消耗风机的发电量,但是在用电的季节,风机可能无法满足当地的用风量。另外,风机的塔筒内有好多空余空间,但是这些空间一直没有充分利用。

鉴于上述的缺陷,本设计人积极加以研究创新,以期创设一种风机塔筒储氢节能系统及方法,使其更具有产业上的利用价值。



技术实现要素:

针对上述问题,本发明提供一种有效利用塔筒空间,能够随时自由组合,随时插拔,无捆绑,资源最合理的分配利用的风机塔筒储氢节能系统及方法。

本发明风机塔筒储氢节能系统,包括:

风机,风机,所述风机包括底座,所述底座上设有塔筒,所述塔筒顶端设有风机叶片,所述风机叶片连接风能发电机,所述塔筒内设有电解水制氢装置和与所述电解水制氢装置的出气端连接的储氢装置;所述底座内设有主控制器,所述主控制器通过控制电缆线与蓄电装置连接,所述蓄电池电连接功率分配器、风能发电机,所述功率分配器与用于将直流电转化为交流电的逆变器、所述的电解水制氢装置电连接;所述电解水制氢装置的进水端连接储水装置,所述电解水制氢装置的出气端连接储氢装置;

还包括:氢燃料发电组件,所述氢燃料发电组件包括氢发电控制器以及与所述氢发电控制器电连接的氢燃料发电装置以及备用储氢装置,所述电解水制氢装置的进水端连接储水装置,所述电解水制氢装置的出气端连接储氢装置,所述氢燃料发电装置的进气端连通所述储氢装置,所述氢燃料发电装置在发电过程中产生的水通过水管进入所述储水装置内;

所述氢燃料发电组件集成在运输车上,所述的电解水制氢装置采用可插拔方式与所述的功率分配器电连接;

所述主控制器包括:

弃风范围与请求距离对照表生成单元,用于将风机的弃风量划分为N个弃风范围;对不同的弃风范围分配不同的氢燃料发电组件运输车可请求距离,生成弃风范围与请求距离对照表,其中,所述的可请求距离为氢燃料发电组件运输车距离风机的距离;

配置请求单元,用于对风机的弃风量进行预测,并确定风机的弃风量属于哪个弃风范围;

若弃风量属于第一弃风范围,则启动设置在塔筒内的氢燃料发电组件,利用风机输出的多余电量提供电解水制氢装置制氢,并储存在所述储氢装置内;

若弃风量属于第二弃风范围、第三弃风范围……或第N弃风范围,则启动设置在塔筒内的氢燃料发电组件,利用风机输出的多余电量提供电解水制氢装置制氢,并储存在所述储氢装置内;根据所述弃风范围与请求距离对照表向所述弃风范围对应的请求距离发出配置氢燃料发电组件运输车请求;

氢燃料发电组件运输车响应该请求,氢燃料发电组件运输车运输至风机本地,并与风机的主控制器通过可插拔方式进行电连接,氢燃料发电组件利用风机输出的多余电量提供电解水制氢装置制氢,并储存在氢燃料发电组件运输车的备用储氢装置内;

对所述的弃风量划分为N个不同的弃风范围的划分方法为根据不同的弃风量用于发电,风机发电能够发出的电量进行划分,其中第一弃风范围发出的电量小于第二弃风范围发出的电量,第二弃风范围发出的电量小于第三弃风范围发出的电量,以此类推,第N弃风范围发出的电量最多;

属于所述第一弃风范围的弃风量对应的风机的发电量用于电解水制氢装置进行制氢,得到的氢气体积不大于所述塔筒内储氢装置的总储氢体积;

属于所述第二弃风范围的弃风量对应的风机的发电量用于电解水制氢装置进行制氢,得到的氢气体积大于所述塔筒内储氢装置的总储氢体积。

进一步的,所述氢燃料发电装置的电能输出端依次经燃料电量控制开关、所述逆变器连接负载。

进一步的,所述塔筒上设有至少一个太阳能光伏板,所述太阳能光伏板电连接太阳能转换电能装置,所述太阳能转换电能装置电连接所述蓄电装置。

进一步的,所述的塔筒的内壁上均布有多条横向的加强环和均布有多条竖向的加强筋,所述的横向的加强环的横截面为T形。

进一步的,所述风机叶片上设有风力、风向传感器,所述的风力传感器、风速传感器分别电连接所述主控制器,并将所述的风力传感器、风速传感器获取的风力数据、风速数据输出至主控制器保存;

所述氢燃料发电组件运输车包括响应选择单元,用于当在预定的时间区间内得到了至少两个风机输出的配置氢燃料发电组件运输车请求,所述的氢燃料发电组件运输车的响应方法包括:

获取各个发出请求的风机的位置信息,根据风机的位置信息计算该氢燃料发电组件运输车的运输成本;

获取各个风机的弃风量对应的市电价格,计算各个风机的弃风量对应的氢燃料发电组件运输车的运输成本的差值;

选择差值最大的对应的风机进行响应。

进一步的,所述氢发电控制器电连接主控制器,所述主控制器输出用于控制所述的电解水制氢装置、氢燃料发电装置工作的控制信号至所述氢发电控制器。

本发明风机塔筒储氢节能组网方法,包括:上述的风机塔筒储氢节能组网系统,所述的方法包括:

将风机的弃风量划分为N个弃风范围;对不同的弃风范围分配不同的氢燃料发电组件运输车可请求距离,生成弃风范围与请求距离对照表,其中,所述的可请求距离为氢燃料发电组件运输车距离风机的距离;

对风机的弃风量进行预测,并确定风机的弃风量属于哪个弃风范围;

若弃风量属于第一弃风范围,则启动设置在塔筒内的氢燃料发电组件,利用风机输出的多余电量提供电解水制氢装置制氢,并储存在所述储氢装置内;

若弃风量属于第二弃风范围、第三弃风范围……或第N弃风范围,则启动设置在塔筒内的氢燃料发电组件,利用风机输出的多余电量提供电解水制氢装置制氢,并储存在所述储氢装置内;根据所述弃风范围与请求距离对照表向所述弃风范围对应的请求距离发出配置氢燃料发电组件运输车请求;

氢燃料发电组件运输车响应该请求,氢燃料发电组件运输车运输至风机本地,并与风机的主控制器通过可插拔方式进行电连接,氢燃料发电组件利用风机输出的多余电量提供电解水制氢装置制氢,并储存在氢燃料发电组件运输车的备用储氢装置内;

对所述的弃风量划分为N个不同的弃风范围的划分方法为根据不同的弃风量用于发电,风机发电能够发出的电量进行划分,其中第一弃风范围发出的电量小于第二弃风范围发出的电量,第二弃风范围发出的电量小于第三弃风范围发出的电量,以此类推,第N弃风范围发出的电量最多;

属于所述第一弃风范围的弃风量对应的风机的发电量用于电解水制氢装置进行制氢,得到的氢气体积不大于所述塔筒内储氢装置的总储氢体积;

属于所述第二弃风范围的弃风量对应的风机的发电量用于电解水制氢装置进行制氢,得到的氢气体积大于所述塔筒内储氢装置的总储氢体积。

进一步的,弃风范围与请求距离对照表的建立方法包括:

获取氢燃料发电组件运输车运往风机本地的运输成本X的历史数据;

获取N个弃风范围的弃风量用于发电,风机发电能够发出的电量对应的当地市电价格Y;

对氢燃料发电组件运输车的运输成本X和风机发电能够发出的电量对应的当地市电价格Y进行整合,各个弃风范围对应的氢燃料发电组件运输车的请求距离满足条件Y≥1.5X,也即一个弃风范围对应多个氢燃料发电组件运输车的请求距离,且请求距离按照Y与X之间差值的由大至小排列请求优先级。

进一步的,发出配置氢燃料发电组件运输车请求的方法具体包括:

根据请求距离的优先级逐次对一个弃风范围对应的请求距离发出配置氢燃料发电组件运输车请求;若遍历完该弃风范围对应的全部请求距离均未收到响应,则以预定时间间隔向优先级排在第一位的请求距离分别发出配置氢燃料发电组件运输车请求,若发出5次请求后,没有得到响应,则放弃配置氢燃料发电组件运输车请求。

进一步的,一辆氢燃料发电组件运输车在预定的时间区间内得到了至少两个风机输出的配置氢燃料发电组件运输车请求,所述的氢燃料发电组件运输车的响应方法包括:

获取各个发出请求的风机的位置信息,根据风机的位置信息计算该氢燃料发电组件运输车的运输成本;

获取各个风机的弃风量对应的市电价格,计算各个风机的弃风量对应的氢燃料发电组件运输车的运输成本的差值;

选择差值最大的对应的风机进行响应。

本发明风机塔筒储氢节能系统及方法的有益效果至少具有以下几点:

1、充分利用了塔筒内部空间,节约了空间。

2、在弃风期间,风机照常运行也即不减少风机的发电功率,并将风机发出的多余电量提供给电解制氢装置进行制氢,电解制氢装置清洁无污染;其终端产品——氢气(也包括氧气)也是绿色清洁环保燃料和化工原料。同时在用电量大,风机供电不足时,通过氢燃料发电装置将储存的氢气转化为电能。并且根据需要氢燃料发电组件随时插拔,无捆绑,资源最合理的分配利用。

附图说明

图1是本发明风机塔筒储氢节能系统示意图;

图2是发明风机塔筒储氢节能系统的电路框图;

图3是本发明风机塔筒储氢节能方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1至2所示,本实施例风机塔筒储氢节能系统,包括:

风机,风机,所述风机包括底座1,所述底座上设有塔筒2,所述塔筒顶端设有风机叶片4,所述风机叶片连接风能发电机5,所述塔筒内设有电解水制氢装置61和与所述电解水制氢装置的出气端连接的储氢装置62;所述底座内设有主控制器,所述主控制器通过控制电缆线与蓄电装置连接,所述蓄电池电连接功率分配器、风能发电机,所述功率分配器与用于将直流电转化为交流电的逆变器、所述的电解水制氢装置电连接;所述电解水制氢装置的进水端连接储水装置,所述电解水制氢装置的出气端连接储氢装置;

还包括:氢燃料发电组件,所述氢燃料发电组件包括氢发电控制器以及与所述氢发电控制器电连接的氢燃料发电装置71以及备用储氢装置72,所述电解水制氢装置的进水端连接储水装置,所述电解水制氢装置的出气端连接储氢装置,所述氢燃料发电装置的进气端连通所述储氢装置,所述氢燃料发电装置在发电过程中产生的水通过水管进入所述储水装置内;

所述氢燃料发电组件集成在运输车上,所述的电解水制氢装置采用可插拔方式与所述的功率分配器电连接;

所述氢燃料发电组件集成在运输车7上,所述的电解水制氢装置采用可插拔方式与所述的功率分配器电连接。

所述主控制器包括:

弃风范围与请求距离对照表生成单元,用于将风机的弃风量划分为N个弃风范围;对不同的弃风范围分配不同的氢燃料发电组件运输车可请求距离,生成弃风范围与请求距离对照表,其中,所述的可请求距离为氢燃料发电组件运输车距离风机的距离;

配置请求单元,用于对风机的弃风量进行预测,并确定风机的弃风量属于哪个弃风范围;

若弃风量属于第一弃风范围,则启动设置在塔筒内的氢燃料发电组件,利用风机输出的多余电量提供电解水制氢装置制氢,并储存在所述储氢装置内;

若弃风量属于第二弃风范围、第三弃风范围……或第N弃风范围,则启动设置在塔筒内的氢燃料发电组件,利用风机输出的多余电量提供电解水制氢装置制氢,并储存在所述储氢装置内;根据所述弃风范围与请求距离对照表向所述弃风范围对应的请求距离发出配置氢燃料发电组件运输车请求;

氢燃料发电组件运输车响应该请求,氢燃料发电组件运输车运输至风机本地,并与风机的主控制器通过可插拔方式进行电连接,氢燃料发电组件利用风机输出的多余电量提供电解水制氢装置制氢,并储存在氢燃料发电组件运输车的备用储氢装置内;

对所述的弃风量划分为N个不同的弃风范围的划分方法为根据不同的弃风量用于发电,风机发电能够发出的电量进行划分,其中第一弃风范围发出的电量小于第二弃风范围发出的电量,第二弃风范围发出的电量小于第三弃风范围发出的电量,以此类推,第N弃风范围发出的电量最多;

属于所述第一弃风范围的弃风量对应的风机的发电量用于电解水制氢装置进行制氢,得到的氢气体积不大于所述塔筒内储氢装置的总储氢体积;

属于所述第二弃风范围的弃风量对应的风机的发电量用于电解水制氢装置进行制氢,得到的氢气体积大于所述塔筒内储氢装置的总储氢体积。

所述氢燃料发电组件运输车包括响应选择单元,用于当在预定的时间区间内得到了至少两个风机输出的配置氢燃料发电组件运输车请求,所述的氢燃料发电组件运输车的响应方法包括:

获取各个发出请求的风机的位置信息,根据风机的位置信息计算该氢燃料发电组件运输车的运输成本;

获取各个风机的弃风量对应的市电价格,计算各个风机的弃风量对应的氢燃料发电组件运输车的运输成本的差值;

选择差值最大的对应的风机进行响应。

本实施例中,电解水制氢装置以及储氢装置集成在塔筒内,有效利用了塔筒的空间。

本实施例中,在一个区域内设置一台或两台风机组成一个微网发系统,该微网发电系统,制氢、发电装置与风机的随时可插拔结构随时插拔,无捆绑,资源最合理的分配利用。

实施例2

本实施例风机塔筒储氢节能系统,在实施例1的基础上,所述氢燃料发电装置的电能输出端依次经燃料电量控制开关、所述逆变器连接负载。所述塔筒上设有至少一个太阳能光伏板3,所述太阳能光伏板电连接太阳能转换电能装置,所述太阳所述风机叶片上设有风力、风向传感器,所述的风力传感器、风速传感器分别电连接所述主控制器,并将所述的风力传感器、风速传感器获取的风力数据、风速数据输出至主控制器保存;

能转换电能装置电连接所述蓄电装置。所述氢发电控制器电连接主控制器,所述主控制器输出用于控制所述的电解水制氢装置、氢燃料发电装置工作的控制信号至所述氢发电控制器。也即本实施例中,氢燃料发电组件的电解水制氢装置、氢燃料发电装置的工作运行方式通过风机的主控制器进行控制,同时氢燃料发电装置和风机共用逆变器。

本实施例中,所述塔筒的中间镂空,所述的塔筒的内壁上均布有多条横向的加强环和均布有多条竖向的加强筋,所述的横向的加强环的横截面为T形。

所述风机叶片上设有风力、风向传感器,所述的风力传感器、风速传感器分别电连接所述主控制器,并将所述的风力传感器、风速传感器获取的风力数据、风速数据输出至主控制器保存。

实施例3

本实施例风机塔筒储氢节能组网方法,包括:上述实施例1的风机塔筒储氢节能组网系统,所述的方法包括:

将风机的弃风量划分为N个弃风范围;对不同的弃风范围分配不同的氢燃料发电组件运输车可请求距离,生成弃风范围与请求距离对照表,其中,所述的可请求距离为氢燃料发电组件运输车距离风机的距离;

对风机的弃风量进行预测,并确定风机的弃风量属于哪个弃风范围;

若弃风量属于第一弃风范围,则启动设置在塔筒内的氢燃料发电组件,利用风机输出的多余电量提供电解水制氢装置制氢,并储存在所述储氢装置内;

若弃风量属于第二弃风范围、第三弃风范围……或第N弃风范围,则启动设置在塔筒内的氢燃料发电组件,利用风机输出的多余电量提供电解水制氢装置制氢,并储存在所述储氢装置内;根据所述弃风范围与请求距离对照表向所述弃风范围对应的请求距离发出配置氢燃料发电组件运输车请求;

氢燃料发电组件运输车响应该请求,氢燃料发电组件运输车运输至风机本地,并与风机的主控制器通过可插拔方式进行电连接,氢燃料发电组件利用风机输出的多余电量提供电解水制氢装置制氢,并储存在氢燃料发电组件运输车的备用储氢装置内;

对所述的弃风量划分为N个不同的弃风范围的划分方法为根据不同的弃风量用于发电,风机发电能够发出的电量进行划分,其中第一弃风范围发出的电量小于第二弃风范围发出的电量,第二弃风范围发出的电量小于第三弃风范围发出的电量,以此类推,第N弃风范围发出的电量最多;

属于所述第一弃风范围的弃风量对应的风机的发电量用于电解水制氢装置进行制氢,得到的氢气体积不大于所述塔筒内储氢装置的总储氢体积;

属于所述第二弃风范围的弃风量对应的风机的发电量用于电解水制氢装置进行制氢,得到的氢气体积大于所述塔筒内储氢装置的总储氢体积。

弃风范围与请求距离对照表的建立方法包括:

获取氢燃料发电组件运输车运往风机本地的运输成本X的历史数据;

获取N个弃风范围的弃风量用于发电,风机发电能够发出的电量对应的当地市电价格Y;

对氢燃料发电组件运输车的运输成本X和风机发电能够发出的电量对应的当地市电价格Y进行整合,各个弃风范围对应的氢燃料发电组件运输车的请求距离满足条件Y≥1.5X,也即一个弃风范围对应多个氢燃料发电组件运输车的请求距离,且请求距离按照Y与X之间差值的由大至小排列请求优先级。

发出配置氢燃料发电组件运输车请求的方法具体包括:

根据请求距离的优先级逐次对一个弃风范围对应的请求距离发出配置氢燃料发电组件运输车请求;若遍历完该弃风范围对应的全部请求距离均未收到响应,则以预定时间间隔向优先级排在第一位的请求距离分别发出配置氢燃料发电组件运输车请求,若发出5次请求后,没有得到响应,则放弃配置氢燃料发电组件运输车请求。

一辆氢燃料发电组件运输车在预定的时间区间内得到了至少两个风机输出的配置氢燃料发电组件运输车请求,所述的氢燃料发电组件运输车的响应方法包括:

获取各个发出请求的风机的位置信息,根据风机的位置信息计算该氢燃料发电组件运输车的运输成本;

获取各个风机的弃风量对应的市电价格,计算各个风机的弃风量对应的氢燃料发电组件运输车的运输成本的差值;

选择差值最大的对应的风机进行响应。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,并不用于限制本发明,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

再多了解一些
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