综合能源调度系统的制作方法

本发明涉及能源调度技术领域，具体而言，涉及一种综合能源调度系统。

背景技术：

随着我国对节能减排、新能源替代的进一步要求，清洁能源占比在能源结构中稳步提升。在清洁能源长足发展的同时，某些清洁能源丰富的地区却出现了清洁能源的消纳问题。“弃水、弃光”现象大量存在，成为制约我国清洁能源发展的突出问题。此类现象长期并未得到改善，究其原因在于风电和光伏发电出力不具有确定性、水电调节性较弱，目前电力系统尚不能完全适应清洁能源的大规模接入和消纳，是造成“弃水、弃光”的重要原因之一。随着我国能源消费升级，水电、光伏发电的装机规模将进一步扩大，可再生能源的消纳将面临更大压力。尤其在具备丰富水电和光伏发电资源的地区，“弃水、弃光”的现象不仅造成了资源的浪费，也增加了新能源发电的成本，已经严重的影响到该类地区新能源的生产结构。

为了消纳富余清洁能源，除了国家政策的推动，给与清洁能源优惠上网价等政策外，也从电源外送的角度来进行清洁能源的消纳问题。但是，电网网架和断面的建设需要巨大的人力物力，对于需要解决清洁能源消纳的地区和省份来说，目前缺乏一种可深度消纳本地清洁能源，且可实现综合能源服务的系统。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于，提供一种综合能源调度系统以改善上述问题。

本申请实施例提供一种综合能源调度系统，所述综合能源调度系统包括新能源发电子系统、电解水制氢模块以及燃料电池发电模块；

所述新能源发电子系统用于产生电能并将产生的电能输送至所述电解水制氢模块；

所述电解水制氢模块利用所述新能源发电子系统提供的电能对水资源进行处理以制备氢气，将制备的氢气输送至所述燃料电池发电模块以及外部用氢设备；

所述燃料电池发电模块利用接收到的所述氢气以产生电能，并产生高温尾气和高温水，将产生的电能输送至与所述燃料电池发电模块连接的外部用电负载和/或调度电网，将产生的高温尾气和高温水输送至外部供热设备或外部供冷设备，并将产生的高温水输送至外部供水设备。

可选地，所述综合能源调度系统还包括供冷供热设备、供热管道及供冷管道；

所述供冷供热设备用于接收所述燃料电池发电模块输送的高温尾气，利用所述高温尾气进行制冷操作或制热操作，将制热操作得到的热量通过所述供热管道输送至外部供热设备，将制冷操作得到的冷气通过所述供冷管道输送至外部供冷设备。

可选地，所述燃料电池发电模块包括集装箱及多个燃料电池电堆，所述多个燃料电池电堆采用撬装式方式集中装设在所述集装箱内。

可选地，所述集装箱为多个，各所述集装箱内装设有多个燃料电池电堆。

可选地，所述集装箱内还设置有氢气压缩机、供水水泵以及尾气耗散系统；

所述氢气压缩机用于将接收到的所述氢气进行压缩处理后输送至所述燃料电池电堆；

所述供水水泵用于将所述燃料电池电堆产生的高温水通过供热水管道输送至所述外部供水设备；

所述尾气耗散系统用于将所述燃料电池电堆产生的含氢废弃尾气进行排放。

可选地，所述综合能源调度系统还包括dc/ac控制模块，所述dc/ac控制模块与所述燃料电池发电模块的输出端连接，用于对所述燃料电池发电模块产生的直流电进行转换后输入至所述外部用电负载。

可选地，所述综合能源调度系统还包括控制平台及物联网通信模块，所述物联网通信模块分别与所述控制平台和所述新能源发电子系统、电解水制氢模块、燃料电池发电模块连接；

所述物联网通信模块用于采集所述新能源发电子系统、电解水制氢模块、燃料电池发电模块的运行数据，并将所述运行数据发送至所述控制平台；

所述控制平台用于对接收到的所述运行数据进行分析处理，并通过所述物联网通信模块向所述新能源发电子系统、电解水制氢模块及燃料电池发电模块发送控制指令。

可选地，所述物联网通信模块为蓝牙模块、wifi模块、zigbee模块或4g网络模块。

可选地，所述燃料电池发电模块为兆瓦级发电模块。

可选地，所述新能源发电子系统包括风力发电子系统、水力发电子系统及光伏发电子系统中的至少一种。

本申请实施例提供的综合能源调度系统，采用模块化的设计设置有新能源发电子系统、电解水制氢模块及燃料电池发电模块，新能源发电子系统可将产生的电能输送至电解水制氢模块，电解水制氢模块利用提供的电能对水资源进行处理以制备氢气，并输送至燃料电池发电模块，并在有需求时还可将氢气输送至外部用氢设备。燃料电池发电模块可利用氢气产生电能、高温尾气及高温水，产生的电能可输送至连接的外部用电负载，并且在有余电时还可输送至调度电网，高温尾气和高温水可输送至外部供热设备或外部供冷设备，高温水还可直接供给外部供水设备。该综合能源调度系统可深度消纳清洁能源，并满足制氢、供热、余电上网等能源需求。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的综合能源调度系统的示意性结构框图。

图2为本申请实施例提供的综合能源调度系统的另一示意性结构框图。

图3为本申请实施例提供的燃料电池发电模块的示意性结构图。

图4为本申请实施例提供的综合能源调度系统的另一示意性结构框图。

图标：10-新能源发电子系统；100-风力发电子系统；200-水力发电子系统；300-光伏发电子系统；20-电解水制氢模块；30-燃料电池发电模块；31-燃料电池电堆；32-集装箱；40-供冷供热设备；51-供热管道；52-供冷管道；53-供热水管道；60-dc/ac控制模块；70-物联网通信模块；80-控制平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参阅图1，本申请实施例提供一种综合能源调度系统，所述综合能源调度系统包括新能源发电子系统10、电解水制氢模块20以及燃料电池发电模块30。所述新能源发电子系统10可用于产生电能并将产生的电能输送至所述电解水制氢模块20。

所述电解水制氢模块20利用所述新能源发电子系统10提供的电能对水资源进行处理以制备氢气，将制备得到的氢气输送至所述燃料电池发电模块30以及外部用氢设备。

所述燃料电池发电模块30利用接收到的所述氢气以产生电能，并产生高温尾气和高温水，将产生的电能输送至与所述燃料电池发电模块30连接的外部用电负载和/或调度电网，将产生的高温尾气和高温水输送至外部供热设备或外部供冷设备，并将产生的高温水输送至外部供水设备。

本实施例中采用了上述的模块化的设计，业主可根据现场需求对模块化进行定制、快速高效地完成设计方案以及现场安装。

在本实施例中，所述新能源发电子系统10可以包括但不限于，风力发电子系统100、水力发电子系统200及光伏发电子系统300中的至少一种。所述新能源发电子系统10可单独包括风力发电子系统100，或水力发电子系统200，或光伏发电子系统300，也可以是包括其中的任意两种，或者是包括上述的三种，具体地本实施例不做限制。

其中，风力发电子系统100可利用风力资源进行发电，并将产生的电能输送至电解水制氢模块20。水力发电子系统200可利用水利资源进行发电，并将产生的电能输送至电解水制氢模块20。同样地，光伏发电子系统300可利用太阳能进行发电，并将产生的电能输送至电解水制氢模块20。

本实施例中，燃料电池发电模块30可利用电解水制氢模块20所产生的氢气以产生电能，其中，产生的电能可输送至与燃料电池发电模块30连接的外部用电负载，例如附近的工业园区的用电设备，和/或输送至调度电网以进行电能调度。例如，在白天用电高峰期间，燃料电池发电模块30所产生的电能可首先满足调度需求直接输送至调度电网。燃料电池发电模块30产生的一部分电能可输送至与燃料电池发电模块30连接的附近的工业园区的用电设备。同时，产生的高温尾气和高温水可满足用户的供热、供冷及供水需求。而电解水制氢模块20产生的氢气还可满足工业园区氢气的需求，并且还可提供给加氢站等为新能源汽车提供燃料需求。

在本实施例中，燃料电池发电模块30产生的高温水可直接参与工业用水或提供给用户作生活用水，也可以参与供热系统，以作为供热源为用户供热。

在晚上用电低谷期间，光伏发电子系统300将停止发电，而富余水电较白天明显增多，此时，电解水制氢模块20制备的氢气将送入燃料电池发电模块30以产生电能，产生的电能将满足附近工业园区的用电需求。并且，产生的高温尾气、高温水可满足用户的供热、供冷及供水需求。

请结合参阅图2，在本实施例中，所述综合能源调度系统还包括供冷供热设备40、供热管道51及供冷管道52。所述供冷供热设备40用于接收所述燃料电池发电模块30输送的高温尾气，利用所述高温尾气进行制冷操作或制热操作，将制热操作得到的热量通过所述供热管道51输送至外部供热设备，将制冷操作得到的冷气通过所述供冷管道52输送至外部供冷设备。本实施例中，所述供冷供热设备40包括溴化锂空调系统。

请参阅图3，在本实施例中，所述燃料电池发电模块30包括集装箱32及多个燃料电池电堆31，所述多个燃料电池电堆31采用撬装式方式集中装设在所述集装箱32内。其中，所述集装箱32可为多个，例如3个或4个，各所述集装箱32内装设有多个燃料电池电堆31，图3中示意性地画出了包含两个集装箱32，各集装箱32内包含6个燃料电池电堆31的燃料电池发电模块30。

本实施例中采用撬装式方式将燃料电池电堆31集中于集装箱32中，有利于燃料电池发电模块30的快速部署，减少基础建材支出，降低运维成本。

在本实施例中，燃料电池电堆31利用电解水制氢模块20制备的氢气作为燃料，并结合空气中的氧气以产生化学反应时释放出的能量，并将其变换为电能。传统的电池一般是将电池的活性物质预先放在电池内部，因而电池的容量取决于贮存的活性物质的量，故而传统的电池的容量一般是受限的。而燃料电池电堆31的活性物质是在反应的同时不断地输入的，因而，这类电池实际上只是能量转换装置，具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广等优点。

可选地，在所述集装箱32内还设置有氢气压缩机、供水水泵以及尾气耗散系统。

所述氢气压缩机用于将接收到的所述氢气进行压缩处理后输送至所述燃料电池电堆31。所述供水水泵用于将所述燃料电池电堆31产生的高温水通过供热水管道53输送至所述外部供水设备。所述尾气耗散系统用于将将所述燃料电池电堆31产生的含氢废弃尾气进行排放，以避免氢气聚集产生爆炸的危险。

此外，所述集装箱32内设置有一些电气控制设备及空调设备等，以对系统进行控制。整个燃料电池发电模块30构成的燃料电站的送料、水系统及尾气处理相关管道组成管廊系统。

本实施例中，所述燃料电池发电模块30为兆瓦级发电模块，例如可为10mw，或20mw等。

请结合参阅图4，本实施例中，所述综合能源调度系统还包括dc/ac控制模块60，所述dc/ac控制模块60与所述燃料电池发电模块30的输出端连接，用于对所述燃料电池发电模块30产生的直流电进行转换后输入至所述外部用电负载。

可选地，所述综合能源调度系统还包括控制平台80及物联网通信模块70，所述物联网通信模块70分别与所述控制平台80和所述新能源发电子系统10、电解水制氢模块20、燃料电池发电模块30连接。

所述物联网通信模块70用于采集所述新能源发电子系统10、电解水制氢模块20、燃料电池发电模块30的运行数据，并将所述运行数据发送至所述控制平台80。

所述控制平台80用于对接收到的所述运行数据进行分析处理，并通过所述物联网通信模块70向所述新能源发电子系统10、电解水制氢模块20及燃料电池发电模块30发送控制指令。

通过上述设置，利用控制平台80可收集整个系统的运行数据，对系统运行情况进行监控，通过对系统运行数据进行分析处理以对系统运行方式进行判断并优化运行。

可选地，本实施例中，所述物联网通信模块70为蓝牙模块、wifi模块、zigbee模块或4g网络模块。本实施例中采用无线通讯方式，对系统参数进行采集并上传至控制平台80，对综合能源服务进行管理，可根据业主需求及电网调峰需求，灵活调整供热、供冷、供电及供氢的要求。控制平台80可根据系统的运行状态进行评估以期达到最大效率的生产，起到真正节能减排的目的。

综上所述，本申请实施例提供的综合能源调度系统，采用模块化的设计设置有新能源发电子系统10、电解水制氢模块20及燃料电池发电模块30，新能源发电子系统10可将产生的电能输送至电解水制氢模块20，电解水制氢模块20利用提供的电能对水资源进行处理以制备氢气，并输送至燃料电池发电模块30，并在有需求时还可将氢气输送至外部用氢设备。燃料电池发电模块30可利用氢气产生电能、高温尾气及高温水，产生的电能可输送至连接的外部用电负载，并且在有余电时还可输送至调度电网，高温尾气和高温水可输送至外部供热设备或外部供冷设备，高温水还可直接供给外部供水设备。该综合能源调度系统可深度消纳清洁能源，并满足制氢、供热、余电上网等能源需求。并且，可满足市电削峰填谷的要求。

进一步地，本申请提供的综合能源调度系统利用弃水、弃光的电能进行水解制氢，除了满足进行燃料电池发电模块30的稳定发电和生产，还可满足周边业主对氢气的需求，未来还可满足氢气燃料汽车的燃料需求，有利促进了氢能产业的发展。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。