本技术介绍了一种利用直流供电的风力发电制氢技术及其系统。首先,风力驱动风轮机叶片旋转,通过轮毂与主轴连接,将风能转换为机械能,进而通过发电机转化为电能。该系统能够有效提高风力发电效率,促进氢能的清洁生产。
背景技术
氢能作为一种重要的二次清洁能源,以其清洁、高效、环保、易制取、易利用、存储灵活等特点而备受关注,同时,制氢系统与新能源发电系统的结合可以提高可再生能源的利用效率与发电系统的稳定性。
当风力发电系统与制氢系统结合,可以实现以氢储能的形式对风能进行调峰填谷的作用。在电力过剩的时候,多余的电能可以通过电解水被充分利用制取氢气,将电能转化为氢能储存起来;而当电力短缺的时候,存储的氢能又可以通过燃料电池的形式发电,将氢能转化为电能以维持电力供应。这种电氢联合在风力发电系统中的应用不仅可以降低风能的浪费,而且还提供了灵活的能源调控方式,增加了风力发电系统的可靠性、稳定性、灵活性和韧性。
目前,风力发电制氢主要技术路线有两种,一种是风电机组并网后电网取电制取氢气的并网离岸制氢技术,另一种则是风机发电后直接利用电能进行电解制氢的离网制氢技术。在风力发电系统中,离网制氢技术减少了对电网的依赖,降低了制氢成本,同时可以实现新能源的就地消纳,提高了能源转化率。同时直流馈出风力发电系统相较于传统风力发电系统具有优秀的稳定性和可控性,对于应对风电并网中的波动性和间歇性问题至关重要,因此直流馈出的风力发电系统已经成为新能源领域研究的热门内容。目前,传统的风电制氢系统已经较为成熟,但直流馈出的风力发电制氢系统的原理和控制仍待研究与完善。
专利申请文献CN109004665A提出的风力发电系统利用多余的电能制取氢气,并以储能装置对系统释放电能来平稳系统的功率波动,实现氢气的平稳制取,但在风速波动情况下无法实现系统最大功率输出,风能的利用效率低,系统制氢成本高,且未进行仿真验证。
专利申请文献CN117039875A提出将制氢装置直接接入风力发电机交流测整流处理后的直流母线进行制氢操作,省去风力发电系统并网环节,减少并网拓扑构建以降低系统复杂度,但在风速变化时,系统的输出功率波动会导致直流母线电压无法保持稳定,严重降低制氢系统运行效率,提高系统成本。
综上所述,现有储能装置介入的风力发电制氢系统存在风能利用效率低,未经仿真验证,而直接介入直流母线的风力发电制氢系统未考虑风速波动对制氢系统运行的影响等问题。
实现思路