CN119494514A 一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法 （中国科学院电工研究所）

号一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社本发明提供一种融合电热及多燃料共济高骤1、确定高海拔地区社区高质生活系统的功能光伏发电+化学储能电池储能为负荷供电，同时21.一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，分析日供氧气容量、分析空压机日用电量BS、确定双向储能变流器额定功率pa和化光伏水电极储热锅炉的匹配功率B.m、确定光伏水电极储热锅炉供暖季供热量ww.w和光伏水电极储热锅炉额定功率，以及供暖季生物质锅炉日供热量和生物质锅炉最大2.根据权利要求1所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配依据历史数据、现场勘测及推导计算建立日期Dse，以日期为轴建立与平均日用电量水温Tn℃和光伏日满发小时数S,的对应关系；3.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配密封保温舱氮气保护采用膜氮氧分离技术，压缩空气中氮气N2与氧气O2的占比为日工作时间的函数f：34.根据权利要求3所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配5.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，确定双向储能变流器额定功率Rn和化学储能电池容量配置包计算双向储能变流器额定功率Rn和化学储能电池容量配置为：依据基础数据获取最大用电功率pam和最大日用电量wm数据，双向储能变流器额定功率RBa等于最大用电功率Ra与空压机做功功率、未来电气设施增加功率Bn之和再电池安装容量等于局地最长无光照天数与最大日用电量、空压机日用6.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配B,=br；依据基础由此利用日用电小时数与燃料电池额定功率的乘积得到日用氢供电量，47.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配依据供暖期间燃料电池供电时段所需求总供氢标方容量pn和与非供暖季制氢储氢的供电时段所需总供氢标方容量pn除以非供暖期制氢储氢时段天数o.与非供暖期间局地利用基础数据将非供暖期间内的光伏日满发电小时数sin求平均，得到局地非供暖期至此依据平均日电解槽制氢标方容量pn和光伏日满发电小时数平均值sam，通过电解槽成熟产品中获得电解槽额定功率Brn或日电解槽额制氢用电量wro。8.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配5由此取光伏水电极储热锅炉的匹配功率应大于或等于50%的水电解槽额定功率9.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配确定光伏水电极储热锅炉供暖季供热量和光伏水质锅炉总的提供热量，同时考虑未来增加热量B.需求；由此通过供暖季最大日用p.ma与供暖季天数的乘积加上未来增加热量B.需求，再减去供暖季生物质锅光照天数swm之和的乘积等于5天最小光伏日满发电小时数平均值与光伏水电极储取5天最小光伏日满发电小时数平均值条件下的光伏水电极储热锅炉功率B.m6,即：pa=max(RW,B__)（16）同时通过光伏水电极储热锅炉额定功率pa与局地供暖季光伏日满发电小时数平均值p.m，即：其中供暖采用外水循环换热不损失水量，由此日生活用与人员数量的乘积，且已知，依据水的质量与体积的公式，取水的密度10.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统依据确定生物质锅炉总的提供热量，同时考虑光伏水电极储热锅炉暂时停止供而供暖季生物质锅炉日供热量等于生物质锅炉总的提供热量除以供暖季711.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统光伏水电极储热锅炉额定功率pa、电解槽额定功率Brn和双向储能变流器额定输出非供暖季光伏日发功率在日为化学储能电池储能阶段等于双向储能变流器化学储其中，双向储能变流器功率Rn等于化学储能电池充电储能功率pmw与负荷HW之和，取制氢储氢储功率Brn与双向储能变流器功率Ra的最大值为：同时考虑未来电气设施增加功率Bn和120%的负荷工作，由此配置光伏组件容量8基于物理特点和负荷需求通过设备之间的相互协同配合利用的配置方法。考虑季节变化，9电容量一定时，充分利用太阳能光伏发电最大功率点特性，以及光伏水电极储热锅炉0~启动下限电压限制，而光伏水电极储热锅炉基于水电阻加热原理，水电阻加热功率为定制氢电解槽额定功率Brn并进行设备选型、确定光伏水电极储热锅炉的额定参数包括：确定光伏水电极储热锅炉的匹配功率B.m、确定光伏水电极储热锅炉供暖季供热量Ww.w和光伏水电极储热锅炉额定功率，以及供暖季生物质锅炉日供热量和生物质给水温℃和光伏日满发小时数S,的对应关系；最长无光照天数密封保温舱氮气保护采用膜氮氧分离技术，压缩空气中氮气N2与氧气O2的占比为同步得到单位体积压力的空分氧气O2；计算双向储能变流器额定功率Rn和化学储能电池容量配置为：依据基础数据获取最大用电功率和最大日用电量数据，双向储能变流器额定功率RBa等于最大用电功率Ra与空压机做功功率、未来电气设施增加功率Bn之电池安装容量等于局地最长无光照天数与最大日用电量、空压机基础数据得到最大日用电量Bm以及对应时间内分析计算出的平均用电功率pw由此利用日用电小时数与燃料电池额定功率的乘积得到日用氢供电量燃料电池成熟产品中获得对应的日用氢标方容量pn和整个供暖季燃料电池总标方容量。依据供暖期间燃料电池供电时段所需求总供氢标方容量pn和与非供暖季制氢储电池供电时段所需总供氢标方容量pu除以非供暖期制氢储氢时段天数与非供暖期间局地总的无光照天数的差，计算在非供暖期制氢储氢时段平均日电解槽制氢标方容量：利用基础数据将非供暖期间内的光伏日满发电小时数sin求平均，得到局地非供至此依据平均日电解槽制氢标方容量pn和光伏日满发电小时数平均值，通过电解槽成熟产品中获得电解槽额定功率Brn或日电解槽额制氢用电量wro。由此取光伏水电极储热锅炉的匹配功率应大于或等于50%的水电解槽额定考虑光伏水电极储热锅炉功率pa具有冗余度p，同时满足与双向储能变流器并B.m=B"50%*Bn确定光伏水电极储热锅炉供暖季供热量和光伏水电极储热锅炉额定功率生物质锅炉总的提供热量，同时考虑未来增加热量B.需求；由此通过供暖季最大日用热量P.m与供暖季天数的乘积加上未来增加热量B.需求，再减去供暖季生物照天数sim之和的乘积等于5天最小光伏日满发电小时数平均值与光伏水电极储热取5天最小光伏日满发电小时数平均值条件下的光伏水电极储热锅炉功率B.w与光伏水电极储热锅炉匹配功率Bm最大功率值，为光伏水电极储热锅炉的pa=max(RW,B__)（16）同时通过光伏水电极储热锅炉额定功率pa与局地供暖季光伏日满发电小时数平,即：其中，水温升为日源头给水温度Ta.n提升到供暖至此通过光伏水电极储热锅炉额定功率pa、热水质量MS、平均每小时供热量[0021]进一步地，上所述确定供暖季生物质锅炉日供热量和生物质锅炉最大额定依据确定生物质锅炉总的提供热量，同时考虑光伏水电极储热锅炉止供热，生物质锅炉应急供热需求，依据供暖季最大日用热量p.m加上未来增加热量而供暖季生物质锅炉日供热量等于生物质锅炉总的提供热量除以供由此依据供暖季生物质锅炉日供热量、生物质锅炉最大额定供热功率光伏水电极储热锅炉额定功率、电解槽额定功率Brn和双向储能变流器额定非供暖季光伏日发功率pn在日为化学储能电池储能阶段等于双向储能变流器化取制氢储氢储功率Brn与双向储能变流器功率Ra的最大值为：同时考虑未来电气设施增加功率BO和120%的负荷工作，由此配置光伏组件容量为；[0026]4、本发明基于物理特点和负荷需求通过设备之间的相互协同配合实现设备功能[0030]图1本发明的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统的功能图2本发明的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法一方面产生二氧化碳气体和携带热，为如蔬菜大棚18供暖和与LED补光技术配合提高植物恒温区19通过绝热材料21隔离。加热区20主要通过水电极对水电阻施加光伏方阵1输出功电解液换热器22与光伏水电极储热锅炉的恒温区换热器23换热，保证电解槽4始终处于最恒温区换热器23与电解液换热器22通过[0043]由于冰川融水15是局地人们生活的水源，将冰川融水15引面提升冰川融水15温度，将密封舱换热器11输出的相对温水进入光伏水电极储热锅炉6进[0044]如图2所示，本发明的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统水温Tn℃和光伏日满发小时数S,的对应关系，如表1所示[0052]其中，成本=单位生物质价格*生物质所需数量+单位运输成本*距离*公路运输复率、氧气分离效率与空压机日工作时间z的函数f：2.3确定双向储能变流器额定功率Rn和化学储能电池容量配置：[0057]2.3.2计算双向储能变流器额定功率Rn和化电量由双向储能变流器提供，同时考虑未来电气设施日增加电量和双向储能变流器具有150%的过载能力，由此双向储能变流器额定功率Rn等于最大用电功率Ra与空压考虑维持局地最长无光照天数siwm时为满2.4确定燃料电池总供电量wn与用氢需求总标方容量pn：由此利用日用电小时数Tim与燃料电池额定功率的乘积得到日用氢供电量可通过燃料电池成熟产品中获得对应的日用氢标方容量pu和整个供暖季燃料电池总标方容量pu。据历史数据考虑在非供暖期间局地累计无光照天数，由此通过燃料电池供电时段所需总供氢标方容量pn除以非供暖期制氢储氢时段天数与非供暖期间局地总的无光照天至此依据平均日电解槽制氢标方容量pn和光伏日满发电小时数平均值sam，可通过电解槽成熟产品中获得电解槽额定功率Brn或日电解槽额制氢用电量wro。并联工作实现光伏发电最大功率点跟踪。当光伏发电低于50%的水电解槽额定功率Brn的[0060]光伏水电极储热锅炉匹配功率应具有一定的冗余度β,同时满足与双向储Br.m=B"50%*Bn（11）[0061]2.6.2确定光伏水电极量应该等于光伏水电极储热锅炉日供热量，考虑5天最小光伏日满发电小时数平局地气候最长无光照天数siwm之和的乘积等于5天最小光伏日满发电小时数平均值取5天最小光伏日满发电小时数平均值条件下的光伏水电极储热锅炉功率B.w与光伏水电极储热锅炉匹配功率Bm最大功率值，为光伏水电极储热锅炉的pa=max(RW,B__)