專利名稱：用于電能和氫氣的生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)本說明書的題目，以下發(fā)明指的是一種用于基于由一個(gè)或者多個(gè)風(fēng)輪機(jī)產(chǎn)生 的風(fēng)能的、可盈利的使用而生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)。還在其中以如下方式包括氫氣生產(chǎn)裝 置(電解器)，該方式即通過包括電解技術(shù)的混合設(shè)備，以下目的得以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)能量管理、 增強(qiáng)動(dòng)態(tài)操作、增加電解器的工作壽命和增加系統(tǒng)的贏利性，以及改進(jìn)注入電力網(wǎng)絡(luò)的能
量質(zhì)量。用于電能和氫氣的這個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)能夠適于任何類型的可再生能量或其組合。本說明書描述了一種用于以如下方式生產(chǎn)在所有類型的風(fēng)輪機(jī)和風(fēng)電場(chǎng)中有用 的電能和氫氣的系統(tǒng)，該方式即利用電解技術(shù)的混合化而生產(chǎn)氫氣。同樣地，用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)能夠與任何類型的可再生能量或其組合配合 使用。
背景技術(shù)：
如已知那樣，由于技術(shù)或者法律限制，被連接到電力網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)輪機(jī)有時(shí)不能將已 生產(chǎn)的全部電能注入所述電力網(wǎng)絡(luò)。因此，為了可盈利地使用正在產(chǎn)生的能量，其使用之一 是利用電解器生產(chǎn)氫氣，從而隨后以不同方式使用已經(jīng)生產(chǎn)和存儲(chǔ)的氫氣。使用之一能夠是將氫氣配送到氫氣配送站，以將其用作車輛中的燃料或者售賣氫 氣自身。同樣地，另一可能的使用是利用所述氫氣生產(chǎn)電力并且將其再次注入電力網(wǎng)絡(luò) 中。存在闡述了集成可再生能量和氫氣生產(chǎn)的系統(tǒng)的多件公開。關(guān)于利用來自風(fēng)能的氫氣生產(chǎn)電力，存在專利申請(qǐng)例如W02006097494和 EP1596052，所述專利申請(qǐng)?zhí)岢鐾ㄟ^電解產(chǎn)生氫氣，氫氣將在以后被用于由傳統(tǒng)氣體或者蒸
汽廠生產(chǎn)能量。進(jìn)而，DE10055973描述一種系統(tǒng)，用于利用風(fēng)能生產(chǎn)和存儲(chǔ)氫氣，目的在于使用它 生產(chǎn)電力并且將其注入風(fēng)輪機(jī)功率出口中，從而調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出。最終，存在描述通過增加或者降低電解器的功耗而調(diào)整風(fēng)電場(chǎng)的功率的公開例如 US7199482?，F(xiàn)今，就電解器而言，主要的和發(fā)展最為成熟的技術(shù)是質(zhì)子交換膜(PEM)技術(shù)和 堿技術(shù)。PEM技術(shù)包括固體電解質(zhì)并且具有快速的操作動(dòng)態(tài)特性(dynamics)，但是當(dāng)前并 不存在具有大量功率的設(shè)備。通常，它們趨向于是大約數(shù)十千瓦的。堿技術(shù)包括通常為稀釋KOH的電解質(zhì)，稀釋KOH具有比PEM技術(shù)更加緩慢的動(dòng)態(tài) 特性，但是利用這種技術(shù)存在更加強(qiáng)大的電解器。它們甚至能夠產(chǎn)生高達(dá)兆瓦。已經(jīng)在不同的工程中測(cè)試了這些技術(shù)，例如由NREL主持的工程“ Renewab 1 e Electrolysis Integrated System Development andTesting，，禾口 由 IEA 主持的工禾呈"Solar-ffasserstoff-Bayern HydrogenDemonstration Project”。盡管這樣，這些技術(shù)中沒有任何一項(xiàng)在本質(zhì)上是充分的，從而與風(fēng)能設(shè)施相組合。 這個(gè)問題的原因在于，風(fēng)具有非常快速的動(dòng)態(tài)特性并且因此所產(chǎn)生的風(fēng)力也具有所述快速 動(dòng)態(tài)特性。另外，考慮到風(fēng)電場(chǎng)的能量通常為幾十兆瓦，就所需功率和動(dòng)態(tài)特性而言，提供具 有單一技術(shù)的電解器將不能滿足系統(tǒng)要求。在另一方面，近來與能量生產(chǎn)有關(guān)的問題受到越來越多的關(guān)注，例如對(duì)于化石燃 料的能量依賴性、來自溫室效應(yīng)的氣體排放、環(huán)境污染、對(duì)于氣候變化的影響，以及，簡言 之，現(xiàn)有能量系統(tǒng)的可持續(xù)性。在這方面，可再生能量已經(jīng)成為關(guān)鍵因素，因?yàn)樗鼈優(yōu)樯鐣?huì)提供能量以滿足它的 在使用可再生、可持續(xù)和非污染源作為主要能量時(shí)的需要。相對(duì)于傳統(tǒng)的技術(shù)，從可再生源產(chǎn)生電力的這些技術(shù)的缺點(diǎn)在于可再生能量資源 即風(fēng)能或者太陽能的可用性的可變性。因此，所述能量的管理能力受到限制。當(dāng)前，由于這些限制，電力網(wǎng)絡(luò)操作員對(duì)于新的可再生能量生產(chǎn)廠例如風(fēng)電場(chǎng)或 者光伏發(fā)電廠的引入施加限制。為了避免這些限制并且使得可再生電力生產(chǎn)廠滲透到電網(wǎng)系統(tǒng)中，有必要提供使 得能夠使得這些能量源更加具有可管理性的方案。作為對(duì)于上述這些問題的解決方案提出用于產(chǎn)生電力和氫氣的一種新穎的系統(tǒng)。本發(fā)明包括一種利用具有不同動(dòng)態(tài)特性響應(yīng)的不同電解技術(shù)的混合設(shè)備，所述動(dòng) 態(tài)特性響應(yīng)允許吸收由于風(fēng)源可變性而引起的、所產(chǎn)生的電力波動(dòng)。注入電力網(wǎng)絡(luò)的電力 波動(dòng)得以降低和/或消除。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于，通過利用不同技術(shù)的電解器，就所需功率和動(dòng)態(tài)特性而 言，系統(tǒng)需要得以滿足。另外，總體過程得以改進(jìn)，因?yàn)榇嬖谔峁┠軌蚋鶕?jù)需要而被使用的不同特性的幾 種電解器技術(shù)。使用具有不同動(dòng)態(tài)特性的混合電解器設(shè)備的另外的優(yōu)點(diǎn)在于，電解器能夠 用作在每一個(gè)瞬間具有不同功率范圍并且具有不同動(dòng)態(tài)特性的負(fù)載。因此，它們能夠被特 別地用于調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)或者風(fēng)輪機(jī)的輸出功率。另一優(yōu)點(diǎn)在于，使用具有不同響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性和功率容量的兩種電解器技術(shù)允許控 制電氣系統(tǒng)的頻率?？焖賱?dòng)態(tài)特性技術(shù)(rapid dynamictechnology)用作受控一級(jí)功率 儲(chǔ)備(primary power reserve)(在秒的范圍中)并且緩慢動(dòng)態(tài)特性技術(shù)(slow dynamic technology)用作受控二級(jí)功率儲(chǔ)備(secondary power reserve)(在分鐘的范圍中)。由于使用具有不同響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性和功率容量的兩種不同的電解技術(shù)，使得注入電 力網(wǎng)絡(luò)的電力適于由電氣系統(tǒng)操作員指示的工廠管理要求，例如有功功率(active power) 儲(chǔ)備、無功功率(reactiv印ower)調(diào)節(jié)、電壓降控制以及一級(jí)和二級(jí)調(diào)整電力控制是可能 的。因此，公開了一項(xiàng)發(fā)明，該發(fā)明使得能夠解決由于風(fēng)源可變性而引起的問題。它以 如下方式顯著增加了風(fēng)電場(chǎng)的管理能力，即它允許它以類似于傳統(tǒng)發(fā)電站的方式操作，從 而滿足電力網(wǎng)絡(luò)操作員的全部要求。另外，以此方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)于增加可再生能量在電力網(wǎng) 絡(luò)中的滲透的貢獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)改進(jìn)的技術(shù)狀態(tài)，本說明書描述了一種用于基于來自一個(gè)或者多個(gè)風(fēng)輪機(jī)的 風(fēng)能的可盈利的使用而生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)。該系統(tǒng)以如下方式包括氫氣生產(chǎn)裝置(電 解器)，該方式即該系統(tǒng)包括混合電解器設(shè)備和至少一個(gè)控制設(shè)備，該電解器設(shè)備由至少兩 種不同的電解技術(shù)的組合構(gòu)成，所述控制設(shè)備在具有不同技術(shù)類型的電解器之間管理氫氣 生產(chǎn)和/或電解器消耗從而滿足由電力網(wǎng)絡(luò)建立的要求。以此方式，電解器具有帶有快速 的響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性的第一技術(shù)類型和具有大大緩慢的響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性的第二技術(shù)類型。由混合 電解器設(shè)備消耗的電能被調(diào)節(jié)為吸收所產(chǎn)生的電能的波動(dòng)，因此降低和/或消除注入電力 網(wǎng)絡(luò)的功率波動(dòng)。因此，該混合電解器設(shè)備是由具有每一種電解技術(shù)類型的至少一個(gè)電解器的組合 構(gòu)成的。同樣地，該系統(tǒng)能夠包括在具有不同技術(shù)類型的電解器之間分配氫氣生產(chǎn)的一個(gè) 或者多個(gè)控制設(shè)備(一個(gè)或者多個(gè))。所述控制設(shè)備(一個(gè)或者多個(gè))能夠被集成于混合 電解器設(shè)備中或者被獨(dú)立于它地安置。使用具有不同響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性和功率容量的混合電解器設(shè)備允許將電解器作為在 每一個(gè)瞬間具有不同功率范圍并且具有不同動(dòng)態(tài)特性的受控負(fù)載。它們能夠被用于調(diào)節(jié)或 者來自整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)或者來自各個(gè)風(fēng)輪機(jī)或者多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出。因此，利用具有不同技術(shù)類型的電解器，關(guān)于混合電解器設(shè)備，系統(tǒng)的功率得以管 理并且系統(tǒng)的輸出功率獨(dú)立于風(fēng)輪機(jī)(一個(gè)或者多個(gè))的輸出功率。同樣地，生產(chǎn)的分配和快速動(dòng)態(tài)特性電解器和緩慢動(dòng)態(tài)特性電解器的操作要求的 適當(dāng)變化使得該組件參與電氣系統(tǒng)的頻率控制成為可能。快速動(dòng)態(tài)特性技術(shù)用作一級(jí)功率 儲(chǔ)備(在秒的范圍中)并且緩慢動(dòng)態(tài)特性技術(shù)用作二級(jí)功率儲(chǔ)備(在分鐘的范圍中)。換言之，該混合電解器設(shè)備使得以下成為可能，S卩，使得第一有功功率儲(chǔ)備基于具 有快速動(dòng)態(tài)特性技術(shù)的電解器(一個(gè)或者多個(gè))的功耗，并且第二有功功率儲(chǔ)備基于具有 大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性技術(shù)的電解器(一個(gè)或者多個(gè))的功耗。假設(shè)快速動(dòng)態(tài)特性技術(shù)允許它的負(fù)載的更加快速變化但是具有較低的功率容量， 則所述第一有功功率儲(chǔ)備將被用于功率輸出儲(chǔ)備的一級(jí)調(diào)整?？焖賱?dòng)態(tài)特性電解器將用作 快速的受控負(fù)載，從而根據(jù)網(wǎng)絡(luò)操作員的頻率控制要求或者增加或者降低負(fù)載。在另一方面，具有較高功率容量但是具有較低負(fù)載變化的、大大緩慢的技術(shù)電解 器(一個(gè)或者多個(gè))特征，將被用作第二功率儲(chǔ)備。所述第二有功功率儲(chǔ)備將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)操 作員的頻率控制要求執(zhí)行功率輸出的二級(jí)調(diào)整。該混合電解器設(shè)備能夠包括或者單獨(dú)地利用氫氣或者通過利用燃燒、機(jī)械和/或 液壓轉(zhuǎn)換或者利用其它能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)而包括氫氣的流體/氣體組合以使用所產(chǎn)生的氫氣 產(chǎn)生電力的其它能量轉(zhuǎn)換裝置。由能量轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的電力然后被注入風(fēng)力系統(tǒng)出口和/ 或電力網(wǎng)絡(luò)。在另一方面，該能量轉(zhuǎn)換裝置能夠是使用氫氣產(chǎn)生電力的燃料電池、內(nèi)燃機(jī)和/ 或燃?xì)廨啓C(jī)?；旌想娊馄髟O(shè)備的電解器中的至少一個(gè)能夠是可逆的，即具有用作發(fā)電機(jī)以生產(chǎn)能量的能力。另外，從氫氣到電力的轉(zhuǎn)換過程還產(chǎn)生熱流。因此，在能量轉(zhuǎn)換裝置中的電力生產(chǎn) 過程期間，能夠采用所生產(chǎn)的熱量用于水加熱，以利用熱交換器生產(chǎn)熱能和/或利用吸收 機(jī)器生產(chǎn)冷卻能量。因此，由于更高的燃料電池性能并且通過包括廢熱發(fā)電氣系統(tǒng)，能夠增加系統(tǒng)的效率。同樣地，該系統(tǒng)能夠包括脫鹽廠，其中利用所生產(chǎn)的水的一個(gè)部分沖注混合電解 器設(shè)備。以如下方式，對(duì)于靠近海岸的以及遠(yuǎn)離海岸的離岸應(yīng)用而言，這是特別地適當(dāng)?shù)模?該方式即使得在靠近海岸的區(qū)域中，水能夠被用于消耗。如果風(fēng)力系統(tǒng)產(chǎn)生功率高于電力網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)給功率容量，則過量能量被用于生產(chǎn)氫 氣。通過綜合(synthesize)基準(zhǔn)電壓和到啟動(dòng)元件的專用能量供給，與混合電解器 設(shè)備和能量轉(zhuǎn)換裝置相關(guān)聯(lián)的電力控制和功率電子裝置(power electronics)，為風(fēng)電場(chǎng) 或者風(fēng)輪機(jī)(一個(gè)或者多個(gè))提供在不存在來自電力網(wǎng)絡(luò)的電壓時(shí)啟動(dòng)的能力。在電力網(wǎng)絡(luò)中不存在電壓時(shí)的啟動(dòng)可能性還被稱為“黑啟動(dòng)能力”并且是由風(fēng)電 場(chǎng)操作的能量要求確定的。這調(diào)節(jié)了它的對(duì)于已經(jīng)失去電壓的電力網(wǎng)絡(luò)通電的容量。這個(gè)可能性證明是非常令人感興趣的，例如，有助于可能已經(jīng)經(jīng)歷導(dǎo)致其中的能 量總體損失的意外事故的系統(tǒng)從中恢復(fù)功率。風(fēng)能在快速地改變它的生產(chǎn)方面的靈活性使得它非常適合于這個(gè)目的，因?yàn)樵陔?力網(wǎng)絡(luò)被再次通電的第一時(shí)間期間在此時(shí)連接的工廠內(nèi)的快速功率變化發(fā)生并且應(yīng)該被 調(diào)制。混合電解器設(shè)備的控制設(shè)備(一個(gè)或者多個(gè))允許影響構(gòu)成它的每一個(gè)電解器的 性能的變量，例如電解模塊的溫度、室溫和/或電解質(zhì)濃度或者影響電解器的性能和壽命 周期的所有的那些變量。這是優(yōu)化混合電解器設(shè)備的性能的手段。利用與混合電解器設(shè)備相關(guān)聯(lián)的功率電子裝置產(chǎn)生或者消耗無功功率。以此方 式，供給或者吸收的電流波形相對(duì)于電壓波形具有適當(dāng)?shù)南嗖?，因此作為控制目?biāo)的函數(shù) 應(yīng)對(duì)到/從電力網(wǎng)絡(luò)的、無功功率的供給或者吸收。通過產(chǎn)生或者消耗無功功率而在連接點(diǎn)利用與混合電解器設(shè)備相關(guān)聯(lián)的功率電 子裝置執(zhí)行動(dòng)態(tài)電壓控制。在電力網(wǎng)絡(luò)中電壓跌落的情形中，通過快速地注入無功功率，與混合電解器設(shè)備 相關(guān)聯(lián)的功率電子裝置有助于快速的電壓恢復(fù)。以此方式，電壓的逐漸變化得以保證并且 具有各種目標(biāo)的部件的使用得以共享，因此降低了它的折舊成本。在電力網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生意外事故的情形中，在混合電解器設(shè)備內(nèi)的某些電解器的氫氣 生產(chǎn)中斷，并且利用它的功率電子裝置的全容量在恢復(fù)電力網(wǎng)絡(luò)時(shí)進(jìn)行合作。相反，今天大多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)依靠來自電力網(wǎng)絡(luò)的電源來保持允許與電力網(wǎng)絡(luò)的連接 和所生產(chǎn)能量的輸出的、所有的輔助和控制系統(tǒng)是活動(dòng)的。因此，它們不能夠在不帶電壓源 的網(wǎng)絡(luò)中操作。因此，通過利用混合電解器設(shè)備的功率電子裝置和/或其它工廠轉(zhuǎn)換裝置，通過 根據(jù)是需要供給還是吸收而供給或者吸收無功功率向輔助系統(tǒng)提供足夠能量以開始操作以及綜合在用于正確的系統(tǒng)恢復(fù)的每一時(shí)間需要的電壓信號(hào)是可能的。同樣地，混合電解技術(shù)增加了整個(gè)系統(tǒng)的提供恢復(fù)穩(wěn)定性的靈活性。能夠在風(fēng)輪機(jī)的功率電子裝置中集成與混合電解器設(shè)備相關(guān)聯(lián)的功率電子裝置。與快速響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性技術(shù)的混合電解器設(shè)備有關(guān)的電解器(一個(gè)或者多個(gè))能夠 具有質(zhì)子交換膜(PEM)技術(shù)。與大大緩慢的響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性技術(shù)的混合電解器設(shè)備有關(guān)的電解器(一個(gè)或者多 個(gè))能夠具有堿技術(shù)?；旌想娊馄髟O(shè)備能夠包括串聯(lián)和/或并聯(lián)連接的不同技術(shù)的電解器的任何組合。上述的全部內(nèi)容能夠以如下方式在自給電力系統(tǒng)即與電力網(wǎng)絡(luò)隔離的系統(tǒng)中使 用，該方式即使得混合電解器技術(shù)便于管理已被隔離的系統(tǒng)以及使得系統(tǒng)更加有效率。以與此相同的方式，在本發(fā)明中描述的全部內(nèi)容對(duì)于任何類型的可再生能源或者 其組合都是有效的，例如中溫或者高溫?zé)犭娞柲?例如在拋物槽中集中太陽能的系統(tǒng)、 反射鏡和例如碟子和日光反射裝置的焦點(diǎn)系統(tǒng))、光伏太陽能、液壓能量、潮能、波能、海流 能量、地?zé)崮芰亢驮诎兑约半x岸風(fēng)能。為了完成將在下文中給出的說明并且為了提供對(duì)于本發(fā)明特征的更好理解，一組 附圖被附于本說明書。所述的圖以示意性的和非限制性的方式代表本發(fā)明的最具特性的細(xì) 節(jié)。附圖簡要說明

圖1示出本發(fā)明的系統(tǒng)對(duì)象的總體圖表，其中示意出多個(gè)風(fēng)輪機(jī)、混合電解器設(shè) 備以及相關(guān)聯(lián)的功率電子裝置和控制設(shè)備。圖2示出設(shè)有進(jìn)給具有不同動(dòng)態(tài)特性的不同電解器的幾個(gè)電解器和功率轉(zhuǎn)換器 的本發(fā)明的系統(tǒng)對(duì)象的圖表。圖3示出設(shè)有幾個(gè)電解器并且在該實(shí)例中基于雙進(jìn)給發(fā)生器的本發(fā)明的系統(tǒng)對(duì) 象的圖表，該雙進(jìn)給發(fā)生器帶有用于電解器的、在連續(xù)功率輸出上的功率電子轉(zhuǎn)換器。圖4示出設(shè)有帶幾個(gè)電解器的本發(fā)明的系統(tǒng)對(duì)象的圖表，其中至少一個(gè)可逆電解 器因此能夠?qū)⒛芰孔⑷腚娏W(wǎng)絡(luò)。圖5示出設(shè)有幾個(gè)電解器和基于氫氣供給元件的能量轉(zhuǎn)換裝置的本發(fā)明的系統(tǒng) 對(duì)象的圖表。它們產(chǎn)生熱和功率并且功率能夠被注入電力網(wǎng)絡(luò)。圖6示出在當(dāng)電解器作為用于在過量功率期間調(diào)節(jié)功率輸出的負(fù)載操作時(shí)的情 形中最終系統(tǒng)的操作圖表。相應(yīng)地，當(dāng)能量不足時(shí)，能量轉(zhuǎn)換裝置供給能量。圖7示出STATC0M(靜止同步補(bǔ)償器)的直流源和功率電子轉(zhuǎn)換器的圖表。圖8示出總體系統(tǒng)控制圖表。圖9示出二級(jí)調(diào)整功率控制。圖10示出一級(jí)調(diào)整功率控制。圖11示出總體調(diào)整功率控制。圖12示出電解器的組合電力控制調(diào)整對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的電力生產(chǎn)的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式鑒于以前的圖并且根據(jù)所使用的編號(hào)，能夠總體上看到如在圖表的圖1中代表地用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)如何能夠由利用功率電子裝置裝置(2)連接到混合電解器設(shè) 備(3)的至少一個(gè)風(fēng)輪機(jī)(1)構(gòu)成。這個(gè)設(shè)備由至少一個(gè)快速動(dòng)態(tài)特性技術(shù)電解器和大大 緩慢的動(dòng)態(tài)特性技術(shù)電解器構(gòu)成。它是由控制設(shè)備(4)控制的。因此，該系統(tǒng)包括混合電解器設(shè)備(3)和控制設(shè)備(4)，混合電解器設(shè)備(3)是由 兩個(gè)不同電解技術(shù)的至少一個(gè)電解器(5)和(6)組合構(gòu)成的，控制設(shè)備(4)在不同技術(shù)類 型的電解器(5)和(6)之間分配氫氣生產(chǎn)。這是以如此方式實(shí)現(xiàn)的，即，使得電解器(5)具 有帶有快速動(dòng)態(tài)特性的第一技術(shù)類型并且電解器(6)具有帶有大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性的第 二技術(shù)類型。由混合電解器設(shè)備(3)消耗的電能適于吸收所產(chǎn)生的電功率的波動(dòng)，因此降 低或者消除注入電力網(wǎng)絡(luò)的電功率的波動(dòng)。用于在不同的電解器技術(shù)之間分配氫氣生產(chǎn)的方法是基于給付的(consign)、對(duì) 于快速動(dòng)態(tài)特性技術(shù)的突然功率變化和對(duì)于大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性技術(shù)的逐漸功率變化。如能夠在圖8中看到地，控制設(shè)備⑷對(duì)于電解器的狀態(tài)變量(9)加以考慮。當(dāng) 在快速動(dòng)態(tài)特性電解器(一個(gè)或者多個(gè))(5)和大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性電解器(一個(gè)或者多 個(gè))(6)之間分配氫氣生產(chǎn)時(shí)，該變量影響電解器的性能和壽命周期從而保持其壽命周期 并且增強(qiáng)其性能。進(jìn)而，控制設(shè)備⑷保證了對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)釋放的最大功率輸出的極限(10) 和由每一個(gè)電解器的最大功率(11)確定的最大氫氣生產(chǎn)不被超過。依次地，控制設(shè)備(4) 接收由內(nèi)部準(zhǔn)則(消除在風(fēng)電場(chǎng)連接點(diǎn)處的波動(dòng))或者由電力網(wǎng)絡(luò)的操作要求(一級(jí)/二 級(jí)功率儲(chǔ)備)確定的生產(chǎn)目標(biāo)(12)(電力和/或氫氣)?？刂圃O(shè)備(4)還能夠?qū)τ谄渌?求(16)加以考慮。利用這種輸入，控制設(shè)備(4)在作為電矢量注入的能量(13)和用于氫氣 生產(chǎn)的能量(8)之間分配能量，隨后作為在風(fēng)電場(chǎng)中交換的功率的函數(shù)在快速動(dòng)態(tài)特性電 解器(一個(gè)或者多個(gè))(5)和大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性電解器(一個(gè)或者多個(gè))(6)之間分配用 于氫氣生產(chǎn)的能量(8)。進(jìn)而，控制設(shè)備(4)作為反饋環(huán)對(duì)于作為電矢量注入的能量(13) 和在每一個(gè)電解器中產(chǎn)生的氫氣加以考慮。如在圖9中看到地，通過建立低于大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性電解器的最大功率(11)的 平均生產(chǎn)要求(15)而利用大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性電解器的生產(chǎn)(14)形成“功率儲(chǔ)備”。這個(gè) 功率儲(chǔ)備提供允許電解設(shè)備以如下方式調(diào)節(jié)它的生產(chǎn)的調(diào)節(jié)范圍，該方式即使得它有助于 電力網(wǎng)絡(luò)的二級(jí)頻率控制(secondary frequency control)。如在圖10中看到地，通過建立低于快速動(dòng)態(tài)特性電解器的最大功率(11)的平均 生產(chǎn)要求(15)而利用快速動(dòng)態(tài)特性電解器的生產(chǎn)(17)產(chǎn)生形成“功率儲(chǔ)備”。這個(gè)功率儲(chǔ) 備提供允許電解設(shè)備以如下方式調(diào)節(jié)它的生產(chǎn)的調(diào)節(jié)范圍，該方式即使得它有助于電力網(wǎng) 絡(luò)的一級(jí)頻率控制(primary frequency control)。在圖11中示意快速動(dòng)態(tài)特性電解器的和大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性電解器的組合生產(chǎn) 的結(jié)果。圖12示出由快速動(dòng)態(tài)特性電解器和由大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性電解器執(zhí)行的組合 調(diào)整如何地允許系統(tǒng)提供具有更高可變性的往復(fù)組合響應(yīng)(17)。與風(fēng)輪機(jī)場(chǎng)的電力生產(chǎn) (18) 一起并且與系統(tǒng)的需要一起產(chǎn)生的是適于要求的總體能量生產(chǎn)的輸出(13)。快速動(dòng)態(tài)特性電解器和緩慢動(dòng)態(tài)特性電解器的操作目標(biāo)的這些變化允許系統(tǒng)參 與電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的頻率控制?？焖賱?dòng)態(tài)特性技術(shù)用作一級(jí)功率儲(chǔ)備(在秒的范圍中)并且 大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性技術(shù)用作二級(jí)功率儲(chǔ)備(在分鐘的范圍中)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，快速動(dòng)態(tài)特性電解器具有PEM (質(zhì)子交換膜)技術(shù)并且大大 緩慢的動(dòng)態(tài)特性電解器利用堿技術(shù)。換言之，具有不同技術(shù)類型的混合電解器設(shè)備使得能夠具有基于PEM和堿技術(shù)電 解器的電消耗的有功功率儲(chǔ)備。PEM有功功率儲(chǔ)備將執(zhí)行一級(jí)調(diào)整(primary regulation) 而堿有功功率儲(chǔ)備將執(zhí)行二級(jí)調(diào)整(secondary regulation)?？刂圃O(shè)備(4)將根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)操作員的要求或者風(fēng)電場(chǎng)的內(nèi)部要求而管理氫氣 生產(chǎn)，以如下方式或者增加或者降低混合電解器設(shè)備的電解器的氫氣生產(chǎn)，該方式即使得 在一方面注入電力網(wǎng)絡(luò)的功率波動(dòng)得以消除并且在另一方面有功功率儲(chǔ)備得以保持。總是 利用這個(gè)儲(chǔ)備來響應(yīng)電力網(wǎng)絡(luò)操作員的一級(jí)和二級(jí)調(diào)整要求。為了實(shí)施這種操作模式，風(fēng)電場(chǎng)的有功功率輸出將低于風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率容量。 以此方式，有功功率儲(chǔ)備得以保證。這個(gè)儲(chǔ)備將由控制設(shè)備⑷以如下方式管理，即使得將 有功功率儲(chǔ)備和高于風(fēng)電場(chǎng)的輸出容量的可變功率相加得到的功率將根據(jù)上述準(zhǔn)則在混 合設(shè)備內(nèi)的、不同技術(shù)的電解器之間分配。關(guān)于混合電解器設(shè)備(3)，利用不同技術(shù)類型的電解器(5)和(6)管理系統(tǒng)的功率 輸出。系統(tǒng)的輸出功率獨(dú)立于風(fēng)輪機(jī)(一個(gè)或者多個(gè))的輸出功率。混合電解器設(shè)備(3)能夠包括利用所產(chǎn)生的氫氣(8)產(chǎn)生電力并且將其注入風(fēng)力 系統(tǒng)和/或電力網(wǎng)絡(luò)的功率出口的能量轉(zhuǎn)換裝置(7)。能量轉(zhuǎn)換裝置(7)能夠是利用所產(chǎn)生的氫氣生產(chǎn)電力并且將其注入風(fēng)力系統(tǒng)和/ 或電力網(wǎng)絡(luò)的功率出口的燃料電池、內(nèi)燃機(jī)和/或燃?xì)廨啓C(jī)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如在圖2中看到地，利用全部電解器共有的功率電子轉(zhuǎn)換 器裝置(2)進(jìn)給具有不同技術(shù)類型和動(dòng)態(tài)特性的電解器(5)和(6)。整個(gè)系統(tǒng)由控制設(shè)備 (4)控制，所述控制設(shè)備(4)根據(jù)由風(fēng)電場(chǎng)或者風(fēng)輪機(jī)(1)產(chǎn)生的功率、風(fēng)力測(cè)量、在連接 點(diǎn)處的電壓(電壓控制和電壓跌落穿越(voltage dipride-through))、系統(tǒng)頻率(頻率控 制)和電解器的操作特性(電解模塊的溫度、室溫、電解質(zhì)的壓力和/或濃度)計(jì)算將被轉(zhuǎn) 換成氫氣的有功功率和將要產(chǎn)生的無功功率。根據(jù)每一個(gè)電解器的特性并且還根據(jù)電氣系統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)的要求在具有不同技 術(shù)類型的電解器(5)和(6)之間分配所述有功功率。無功功率的產(chǎn)生也在能量轉(zhuǎn)換裝置(7)之間分配。在正常操作條件下，優(yōu)選地利 用所述能量轉(zhuǎn)換裝置(7)的容量生產(chǎn)有功功率、降低和/或消除了注入電力網(wǎng)絡(luò)的功率的 波動(dòng)。能夠利用剩余容量產(chǎn)生無功功率。然而，在電力網(wǎng)絡(luò)的異常操作條件的情形中，例如電壓或者頻率在正常操作范圍 以外和電壓跌落，則將優(yōu)選地利用功率轉(zhuǎn)換器的容量來支持電力網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)至正常狀態(tài)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，由混合電解器設(shè)備(3)的電解器(5)和(6)共享的功率電 子裝置(2)利用雙進(jìn)給感應(yīng)發(fā)生器(1)的DC功率輸出，如在圖3中所示。雙進(jìn)給風(fēng)輪機(jī)被示為一種具體情形；然而盡管這樣，仍然能夠利用任何類型的風(fēng) 輪機(jī)實(shí)現(xiàn)這個(gè)實(shí)施例。同樣地，在混合電解器設(shè)備(3)內(nèi)的電解器(5)和(6)中的任何一個(gè)都是可逆的， 并且因此在特定情形中，它將能量注入系統(tǒng)的功率出口以將氫氣再次轉(zhuǎn)換成電能。類似地，該系統(tǒng)包括將氫氣轉(zhuǎn)換成電能的元件(7)，為此目的，這些元件能夠?qū)a(chǎn)生的能量注入系統(tǒng)的功率出口。在另一方面，控制設(shè)備(4)能夠以如下方式控制能量，該方式即使得如在圖6的圖 表中觀察到地，當(dāng)產(chǎn)生過量能量時(shí)，利用所述能量生產(chǎn)氫氣(8)。相反，當(dāng)能量不足時(shí)，能量 轉(zhuǎn)換裝置(7)將氫氣再次轉(zhuǎn)換成電能。因此，注入電力網(wǎng)絡(luò)的能量完全地受到系統(tǒng)控制。這 使得混合電解器設(shè)備是可管理的。在于轉(zhuǎn)換裝置中從存儲(chǔ)的氫氣(8)產(chǎn)生電力的過程中，利用熱交換器，能夠采用 所產(chǎn)生的熱量用于水加熱，從而生產(chǎn)熱能和/或制冷的吸收設(shè)備。通過使用部分脫鹽水進(jìn)給混合電解器設(shè)備(3)，該系統(tǒng)能夠包括脫鹽站。如果風(fēng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的功率高于電力網(wǎng)絡(luò)的輸出功率容量，則利用過量功率生產(chǎn)氫 氣，這意味著系統(tǒng)贏利性得以改進(jìn)并且風(fēng)力資源得到更為盈利性的使用。通過綜合基準(zhǔn)電壓和供給到啟動(dòng)元件的能量，與混合電解器設(shè)備(3)和能量轉(zhuǎn)換 裝置(7)相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)和功率電子裝置，為風(fēng)力系統(tǒng)提供了在電力網(wǎng)絡(luò)中不存在電壓 時(shí)啟動(dòng)操作的能力。同樣地，在混合電解器設(shè)備(3)的控制設(shè)備中包括影響每一個(gè)電解器的性能的系 統(tǒng)變量，例如電解模塊的溫度、室溫、電解質(zhì)的壓力和/或濃度。以如下方式利用與混合電解器設(shè)備(3)相關(guān)聯(lián)的功率電子裝置(2)產(chǎn)生或者消 耗無功功率，該方式即使得電流波形相對(duì)于電壓波形具有正確的相差以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓β兽D(zhuǎn) 移。因此，如由控制基準(zhǔn)確定地，向/從電力網(wǎng)絡(luò)注入或者吸收無功功率。類似地，通過在電力網(wǎng)絡(luò)中注入或者消耗無功功率，與混合電解器設(shè)備(3)相關(guān) 聯(lián)的功率電子裝置(2)被用于在連接點(diǎn)中執(zhí)行動(dòng)態(tài)電壓控制。在電力網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生意外事故的情形中，與混合電解器設(shè)備(3)相關(guān)聯(lián)的功率電子 裝置(2)合作以通過快速地產(chǎn)生無功功率而快速地恢復(fù)電壓。在混合電解器設(shè)備內(nèi)的某些 電解器的氫氣生產(chǎn)被中斷，并且利用功率電子轉(zhuǎn)換器的全容量恢復(fù)電力網(wǎng)絡(luò)。因此，如在前示意地，還被稱為“黑啟動(dòng)能力(blackstartcapability) ”的、在電力 網(wǎng)絡(luò)中不存在電壓時(shí)啟動(dòng)的可能性是由風(fēng)電場(chǎng)操作的能量要求確定的。其對(duì)于已經(jīng)損失電 壓的電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通電的容量得以調(diào)節(jié)。這個(gè)可能性證明是非常令人感興趣的，例如，有助于可能已經(jīng)經(jīng)歷導(dǎo)致其中的能 量總體損失的意外事故的系統(tǒng)從中恢復(fù)功率。風(fēng)能在快速地改變它的生產(chǎn)方面的靈活性使 得它非常適合于這個(gè)目的，因?yàn)樵陔娏W(wǎng)絡(luò)被再次通電的第一時(shí)間期間在此時(shí)連接的工廠 內(nèi)的快速功率變化發(fā)生并且應(yīng)該被調(diào)制?；旌想娊馄髟O(shè)備(3)的功率電子裝置(2)可以包括類似于在功率電子裝置設(shè)施上 封裝以實(shí)現(xiàn)電壓控制的STATC0M “靜止同步補(bǔ)償器”的能力，根據(jù)圖7所示圖表，STATC0M通 常包括直流電(DC)源和功率轉(zhuǎn)換器。這個(gè)名稱源于它的功能性，所述功能性類似于同步冷凝器(一種旋轉(zhuǎn)設(shè)備)但是 相對(duì)于同步冷凝器具有它的靜態(tài)特征這一優(yōu)點(diǎn)。換言之，它并不包括任何旋轉(zhuǎn)元件而是僅 僅包括功率電子裝置部件，并且不具有任何慣性，它能夠比同步冷凝器更加快速地響應(yīng)從 而提供 動(dòng)態(tài)電壓控制通過根據(jù)設(shè)備的控制命令注入無功功率，電力網(wǎng)絡(luò)的電壓被動(dòng) 態(tài)地調(diào)整為(所期數(shù)值并且不像在冷凝器/電感器電池的情形中那樣是離散的)目標(biāo)水平。 功率振蕩衰減設(shè)備的快速響應(yīng)及其在DC電路中存儲(chǔ)有功能量(active energy)的容量允許在系統(tǒng)故障期間操作，衰減了變化并且有助于系統(tǒng)恢復(fù)。 改進(jìn)動(dòng)態(tài)電壓容限根據(jù)動(dòng)態(tài)電壓安全性的觀點(diǎn)，對(duì)于電壓的更高控制允許擴(kuò) 大可接受的容限，因?yàn)樗档土吮匾陌踩匀菹蕖?無功和有功功率控制通過將交流電(AC)轉(zhuǎn)換成直流電(DC)和反之控制無功 功率的產(chǎn)生以調(diào)節(jié)在連接點(diǎn)處的電壓并且在設(shè)備的DC側(cè)中存儲(chǔ)有功能量是可能的。在這種設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，冷凝器被用作通過功率電子轉(zhuǎn)換器而被充電至目標(biāo)水 平的電流源。能量存儲(chǔ)受到在這個(gè)設(shè)備中的冷凝器的容量限制；因此僅僅能夠利用它作為少量 能量的緩沖器。另外，相關(guān)聯(lián)功率電子裝置的高成本約束了在商業(yè)上可以獲得的解決方案 及其實(shí)現(xiàn)的贏利性。然而，通過在不同的設(shè)施中分配它，在提出的解決方案中利用與混合電解器設(shè)備 和能量轉(zhuǎn)換裝置相關(guān)聯(lián)的功率電子裝置將使得增加作為氫氣的有功功率存儲(chǔ)的體積和降 低功率轉(zhuǎn)換器的特定成本是可能的。能夠以如下方式在從電力網(wǎng)絡(luò)隔離的功率系統(tǒng)中應(yīng)用上述全部內(nèi)容，該方式使得 將電解器技術(shù)混合便于管理被隔離系統(tǒng)以及使得該系統(tǒng)更加有效率。最終，能夠示意參考風(fēng)能系統(tǒng)的任何內(nèi)容均能夠被應(yīng)用于任何其它類型的可再生 言旨量系統(tǒng)。以此方式，在能夠適于生產(chǎn)電力和氫氣的不同類型的可再生能量系統(tǒng)中，除了在 岸和離岸風(fēng)能，包括以下 中溫或者高溫太陽能系統(tǒng)，例如在拋物槽中集中太陽能的系統(tǒng)、反射鏡和例如 碟子和日光反射裝置的焦點(diǎn)系統(tǒng)； 光伏太陽能;
液壓能量；
潮能；
波能；
地?zé)崮芰?，?br> 海流能量。
權(quán)利要求
用于基于例如來自風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)能的可再生能源并且結(jié)合用于生產(chǎn)氫氣的裝置的生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括混合電解器設(shè)備和至少一個(gè)控制設(shè)備，所述混合電解器設(shè)備包括至少兩種不同電解技術(shù)的組合，所述控制設(shè)備在不同電解技術(shù)的兩個(gè)電解器之間管理生產(chǎn)的氫氣；至少一個(gè)電解器具有快速動(dòng)態(tài)特性電解技術(shù)類型并且至少第二個(gè)電解器具有大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性電解技術(shù)類型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，由于由混合電解器使 用的能量，降低和/或消除了注入電力網(wǎng)絡(luò)的電力的波動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，利用不同電解技術(shù)的 電解器管理系統(tǒng)的功率；系統(tǒng)的輸出功率不同于電解器的輸出功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，不同類型電解技術(shù)的 混合電解器設(shè)備包括用于將產(chǎn)生的氫氣轉(zhuǎn)換成電力的轉(zhuǎn)換裝置和用于將所述電力注入風(fēng) 力系統(tǒng)出口或者電力網(wǎng)絡(luò)的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換裝置是選自 以下組中的一個(gè)選項(xiàng)，所述的組包括使用所產(chǎn)生的氫氣生產(chǎn)電能并且用于將所述生產(chǎn)的電 能注入系統(tǒng)輸出和/或電力網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述混合電解器設(shè)備 的電解器中的至少一個(gè)是可逆的，具有生產(chǎn)電力(作為轉(zhuǎn)換裝置)的能力并且從而用作發(fā) 電機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或者6的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，在轉(zhuǎn)換元件中 的電生產(chǎn)過程從存儲(chǔ)的氫氣開始，通過水的加熱，由用于熱能生產(chǎn)的熱量交換和/或用于 制冷的吸收機(jī)器而使用所產(chǎn)生的熱量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括用于將 脫鹽水部分地進(jìn)給到所述混合電解器設(shè)備的脫鹽站。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，如果風(fēng)力系統(tǒng)的產(chǎn)生 的功率高于注入電力網(wǎng)絡(luò)的電功率，則過量能量被用于產(chǎn)生氫氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述混合電解器設(shè)備 包括賦予風(fēng)電場(chǎng)利用綜合基準(zhǔn)電壓和到啟動(dòng)元件的能量供給在不存在來自電力網(wǎng)絡(luò)的電 壓時(shí)啟動(dòng)的能力的相關(guān)聯(lián)功率電子裝置和控制電子裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述混合電解器設(shè)備 的控制設(shè)備對(duì)于影響每一個(gè)電解器的效率和/或壽命周期的系統(tǒng)變量加以考慮。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述變量能夠是電解 質(zhì)模塊溫度、室溫、壓力和/或電解質(zhì)濃度，或者能夠影響所述電解器的效率和壽命周期的 任何其它變量。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述混合電解器設(shè)備 包括用于生產(chǎn)或者吸收無功功率的功率電子裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述混合電解器設(shè) 備具有用于在連接點(diǎn)處執(zhí)行電壓動(dòng)態(tài)控制的相關(guān)聯(lián)功率電子裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述混合電解器設(shè) 備具有相關(guān)聯(lián)功率電子裝置從而在電壓間隙的情形中與電壓的快速重建合作，以產(chǎn)生無功功率。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或者15的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，在網(wǎng)絡(luò)事件 的情形中，參考混合電解器設(shè)備，至少一個(gè)電解器的氫氣生產(chǎn)被中斷，從而使用它的功率電 子裝置的整個(gè)容量用于在網(wǎng)絡(luò)重建中進(jìn)行合作。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，與混合電解器設(shè)備相 關(guān)聯(lián)的功率電子裝置被集成于機(jī)器(電解器)的功率電子裝置中。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，在所述混合電解器設(shè) 備內(nèi)的快速動(dòng)態(tài)特性技術(shù)類型的電解器具有PEM技術(shù)(質(zhì)子交換膜)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，在所述混合電解器設(shè) 備內(nèi)的大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性技術(shù)類型的所述至少一個(gè)電解器具有堿技術(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，在所述混合電解器設(shè) 備內(nèi)的電解器以并聯(lián)連接和/或串聯(lián)連接方式相互連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于所述控制設(shè)備被包括 在所述混合電解器設(shè)備中。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括基于快 速動(dòng)態(tài)特性電解器的功耗，和/或基于大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性電解器的功耗，并且替代地基 于快速動(dòng)態(tài)特性電解器和更加緩慢的動(dòng)態(tài)特性電解器的功耗的有功功率儲(chǔ)備。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，利用快速動(dòng)態(tài)特性 電解器的有功功率儲(chǔ)備執(zhí)行一級(jí)調(diào)整功率控制。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，利用大大緩慢的動(dòng) 態(tài)特性電解器的有功功率儲(chǔ)備執(zhí)行二級(jí)調(diào)整功率控制。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述混合電解器設(shè) 備的控制設(shè)備增加或者降低所述有功功率儲(chǔ)備。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)內(nèi)部風(fēng)電場(chǎng)要 求和替代地電力網(wǎng)絡(luò)的操作員的要求調(diào)節(jié)所述有功功率儲(chǔ)備。
27.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制設(shè)備改變提 供給快速動(dòng)態(tài)特性電解器的操作要求從而在秒的范圍內(nèi)從所述一級(jí)功率儲(chǔ)備向電力網(wǎng)絡(luò) 提供功率，因此對(duì)于系統(tǒng)頻率控制作出貢獻(xiàn)。
28.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制設(shè)備改變提 供給大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性電解器的操作要求從而在分鐘的范圍內(nèi)從二級(jí)功率儲(chǔ)備向電力 網(wǎng)絡(luò)提供功率，因此對(duì)于系統(tǒng)頻率控制作出貢獻(xiàn)。
29.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制設(shè)備以如下 方式為不同技術(shù)電解器建立氫氣生產(chǎn)的設(shè)定點(diǎn)，該方式即使得風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出低于總輸 出容量。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，利用在風(fēng)電場(chǎng)輸出 和風(fēng)電場(chǎng)功率輸出極限之間的差異向所述系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)容限，從而參與由所述電力網(wǎng)絡(luò)要 求的一級(jí)和二級(jí)功率儲(chǔ)備服務(wù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制設(shè)備建立低 于氫氣生產(chǎn)的最大極限的、不同技術(shù)電解器的氫氣生產(chǎn)需求，從而為系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)容限，以參與由所述電力網(wǎng)絡(luò)要求的一級(jí)和二級(jí)功率儲(chǔ)備服務(wù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求1的用于生產(chǎn)電能和氫氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述混合電解器設(shè)備 布置在功率系統(tǒng)中，與所述電力網(wǎng)絡(luò)隔離。
全文摘要
基于對(duì)例如一個(gè)或者多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能的可再生能量的利用、并且結(jié)合氫氣的生產(chǎn)裝置的電能和氫氣的生產(chǎn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)合由至少兩種不同的電解技術(shù)的組合形成的混合電解器設(shè)備和基于不同技術(shù)在電解器之間分配氫氣生產(chǎn)的至少一個(gè)控制器，從而存在具有快速動(dòng)態(tài)特性的至少第一類型的電解器和具有大大緩慢的動(dòng)態(tài)特性的至少第二類型的電解器技術(shù)。
文檔編號(hào)H01M8/06GK101896718SQ200880120280
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
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