(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211141134.6 (22)申请日 2022.09.20 (71)申请人 华驰动能 （北京） 科技有限公司 地址 101111 北京市通州区嘉创路10号院5 号楼5层5 -02 (72)发明人 罗桂平　王志强　苏森　韩坤　 陈胜林　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 张润 (51)Int.Cl. H02J 3/30(2006.01) H02J 3/28(2006.01) H02J 15/00(2006.01) H02J 3/38(2006.01) (54)发明名称 一种用于新能源场站的飞轮储氢装置 (57)摘要 本发明提出一种用于新能源场站的飞轮储 氢装置， 将风电系统及光伏发电系统与飞轮储能 系统、 制氢系统接入同一交流电网， 将风电系统 和光伏发电系统产生的电能通过储能控制模块 的控制， 选择性的充入飞轮储能系统中或者应用 于制氢系统中产生氢能以进行存储。 通过本发 明， 能够利用飞轮储能系统平抑新能源波动， 同 时提供长时的储能保障， 移峰填谷； 提供长时的 储能保障， 移峰填谷 。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115395540 A 2022.11.25 CN 115395540 A 1.一种用于新能源场站的飞轮储氢装置， 其特 征在于， 包括： 第一并联支路， 所述第一并联支路一端连接至新能源场站 的发电系统， 另一端连接至 交流电网； 第二并联支路， 所述第二并联支路一端连接飞轮储能系统， 另一端连接 至交流电网； 第三并联支路， 所述第三并联支路一端连接制氢系统， 另一端连接 至交流电网； 制氢控制模块， 用于根据所述发电系统 的实时发电状态和所述交流电网的实时用电状 态， 控制所述飞轮储能系统进行充放能量和、 或控制所述制氢系统进行制氢。 2.根据权利要求1所述的用于新 能源场站的飞轮储氢装置， 其特征在于， 所述第 一并联 支路包括第一变压器和第一变流器， 第一变压器的一端和第一变流器的一端连接， 第一变 压器的另一端连接交流电网， 第一变流器的另一端连接发电系统； 其中， 所述 发电系统为新 能源场站的风电系统和、 或光伏发电系统， 风电系统和光伏发电系统同时存在时， 均通过一 第一并联支路与所述交流电网连接 。 3.根据权利要求1所述的用于新 能源场站的飞轮储氢装置， 其特征在于， 所述第 二并联 支路包括第二变压器和第二变流器， 第二变压器的一端和第二变流器的一端连接， 第二变 压器的另一端连接交流电网， 第二变流器的另一端连接所述飞轮储能系统； 所述交流电网 为10kV或3 50kV的交流电网。 4.根据权利要求1所述的用于新 能源场站的飞轮储氢装置， 其特征在于， 所述飞轮储能 系统为五自由度全磁悬浮系统， 持续充放电时间不低于15 分钟， 储电量不低于125kWh； 用于 在发电出力不稳定， 电网频率波动大时提供电力支撑， 同时提供一定时间的储能保障， 移峰 填谷。 5.根据权利要求1所述的用于新 能源场站的飞轮储氢装置， 其特征在于， 所述第 三并联 支路包括第三变压器， 第三变压器一端与制氢系统、 净化分离系统及 储氢系统顺次连接， 第 三变压器另一端连接交流电网。 6.根据权利要求4所述的用于新 能源场站的飞轮储氢装置， 其特征在于， 所述飞轮储能 系统飞轮转动能量 为 其中， J为飞轮转子的转动惯量， ω为 转子角速度； 对于质量分布均匀的转子， ω＝2 π n 其中， M为 转子质量， R为 转子半径， n 为转子转速； 飞轮在运行过程 中， 充满电时的转子转速为nmax， 待机时的转子转速为nmin， 则飞轮储能 系统的储电量表示 为： 7.根据权利要求5所述的用于新 能源场站的飞轮储氢装置， 其特征在于， 所述制氢控制 模块根据所述交流电网的实时用电状态， 在发电高峰期， 如果电网调度AGC指令要求的功率＜发电系统可发功率， 则表示发电系 统发过多的电能， 故有一部分电能不能上网， 存在弃风、 弃光现象， 此时：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115395540 A 2如果飞轮储电量95％≤ΔE≤100 ％， 飞轮储能系统不工作， 制氢系统开始工作， 产生氢 气， 并经净化分离系统， 存入储氢系统； 如果飞轮储电量0≤ΔE＜95％， 飞轮储能系统按要 求开始充电， 飞轮储能系统充电功率＝min{发电系统可发功率 ‑电网调度AGC指令要求的功 率， 飞轮储能系统最大充电功率}， 制氢系统暂不工作； 当飞轮储电量达到100％， 制氢系统 开始工作， 产生氢气， 并经 净化分离系统， 存 入储氢系统； 如果电网调度AGC指令要求的功率＝发电系统可发功率， 则表示发电系统能够按可发 功率发电， 不存在弃风、 弃光现象， 此时飞轮储能系统和制氢系统均不工作； 如果电网调度AGC指令要求的功率＞发电系统可发功率， 则表示发电系统能够按可发 功率发电， 不存在弃风、 弃光现象， 而且 还存在一定的发电上网空间， 此时： 如果飞轮储电量0 ≤ΔE≤5％， 飞轮储能系统和制氢系统均不工作； 如果飞轮储电量5％＜ΔE≤100％， 飞轮储能系统按要求放电， 飞轮储能系统放电功率 ＝min{电网调度 AGC指令要求的功 率‑发电系统可发功率， 飞轮储能系统最大放电功率}， 直 到飞轮储电量Δ E＝0， 飞轮储能系统停止 工作； 期间制氢系统不工作。 8.根据权利要求5所述的用于新 能源场站的飞轮储氢装置， 其特征在于， 所述储氢系统 存储氢气时， 采用贮氢合金作为储氢介质， 实现氢气的低压、 高密度存 储。 9.根据权利要求8所述的用于新 能源场站的飞轮储氢装置， 其特征在于， 所述净化分离 系统用于对制氢系统产生的氢气进行净化和分离， 以免杂质 造成储氢系统的贮氢合金中 毒， 保障氢气的安全可靠存 储。 10.根据权利要求9所述的用于新能源场站的飞轮储氢装置， 其特征在于， 贮氢合金为 粉末状， 材料为AB5、 AB2、 A2B贮氢合金中的一种； 储氢密度达1.5％～2.5％， 储氢压力不高于 1MPa， 氢气纯度高， 高于9 9.999％。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115395540 A 3