能源安全關系國家經(jīng)濟社會全局和戰(zhàn)略,全球能源格局正轉向清潔高效能源。清潔可再生能源正在成為中國能源供給結構改革的重要力量,棄光、棄風、棄水（三棄）日益凸顯,水電站棄水棄電損失高達萬億,儲能技術創(chuàng)新突破引領全球顛覆性能源格局調(diào)整。規(guī)模化儲能耦合發(fā)電站可破解“三棄”消納難題,氫儲能密度大、零污染。論文提出水電站耦合氫儲能能源系統(tǒng)創(chuàng)新突破棄水消納難題,研究水電站棄水發(fā)電耦合Mg基固態(tài)氫儲能系統(tǒng)概念設計,提出水電-氫儲能耦合能源系統(tǒng)概念,構建耦合能源系統(tǒng)評價方法;研究耦合系統(tǒng)關鍵固態(tài)儲能系統(tǒng)熱管理,設計固態(tài)儲氫換熱結構,為水電站棄水消納路徑提供新思路和新技術。水電站棄水發(fā)電耦合氫儲能系統(tǒng)概念設計研究。研究水電站發(fā)電系統(tǒng)疊加氫儲能系統(tǒng),提出水電站棄水發(fā)電耦合氫儲能能源系統(tǒng)概念,構建了耦合能源系統(tǒng)拓撲結構,包括水力發(fā)電子系統(tǒng)、高密度氫能儲/放子系統(tǒng)、交直流變換子系統(tǒng)和調(diào)節(jié)控制系統(tǒng);研究設計了耦合能源系統(tǒng)工作機制,研究了耦合能源子系統(tǒng)元件設計模型;基于水電站棄水特性研究,構建了不同容量配置的棄水發(fā)電制氫耦合氫儲能電力系統(tǒng)結構模型,提出了計及氫儲能系統(tǒng)的能量調(diào)度優(yōu)化策略;研究設計了耦合能源系統(tǒng)性能評價... 

【文章來源】：華北水利水電大學河南省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

近年水電裝機容量區(qū)域、可

華北水利水電大學碩士學位論文2的建設又受到地理條件等因素嚴格限制，難以滿足可持續(xù)發(fā)展需求[4-5]。圖1-2不同儲能技術在可持續(xù)供電時長及儲能容量方面的對比Fig.1-2Comparisonofenergystoragetechnologyintermsofdurationandcapacity氫儲能技術的發(fā)展很好地克服了傳統(tǒng)儲能技術不足。作為一種新興電力儲能方式，氫能來源廣泛，被認為是21世紀最具潛力的清潔能源[6]，其儲能技術可實現(xiàn)大規(guī)�？稍偕茉聪{在不同行業(yè)和地區(qū)之間進行能量匹配，與電力協(xié)同互補共同構成未來終端能源消費主體。具體表現(xiàn)在：①氫能和電能之間通過電解水制氫實現(xiàn)高效轉換，清潔無污染；②固態(tài)金屬儲氫材料具備高能量密度，是僅有能夠儲存百GMh以上的能量儲備技術[7]；③具備大規(guī)模無縫鏈接電網(wǎng)且可極短或極長時間供電電源的應用潛力[8]。在氫能開發(fā)應用方面，歐美、日本等是最早制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略及詳細計劃的國家。美國能源部在2002年率先發(fā)布了氫能源規(guī)劃，推動美國能源向以氫能源為基礎的能源體系轉變[9]。德國方面2006年出臺了《氫及燃料電池國家創(chuàng)新項目》，總投資達14億歐元，用于氫能基礎設施建設、制氫技術、分布式供能、燃料電池技術等相關領域[10]。日本在2014年公布了《氫能/燃料電池戰(zhàn)略發(fā)展路線圖》，詳細闡述了日本氫儲能技術三步走戰(zhàn)略：第一階段從當前到2025年，擴大氫能源利用范圍，包括燃料電池裝置、加氫站、基礎發(fā)電系統(tǒng)應用；第二階段是2025-2030年底，加大商業(yè)工業(yè)用氫渠道，全面利用可再生能源生產(chǎn)、運輸、儲存氫氣，全方位發(fā)展氫發(fā)電產(chǎn)業(yè)第三階段，從2040年開始，建立清潔、零排放供氫系統(tǒng)，通過收集和儲存二氧化碳，全面實現(xiàn)無碳化地制氫、運氫、儲氫[11]。我國氫儲能概念起步較晚，2014年初，李克強總理考察德國氫能混合發(fā)

華北水利水電大學碩士學位論文41.3國內(nèi)外相關工作研究進展1.3.1水電發(fā)展現(xiàn)狀水電是目前開發(fā)程度高、技術相對成熟的清潔低碳可再生能源[15]，其在平衡、優(yōu)化能源配置及可持續(xù)發(fā)展中占有重要地位。根據(jù)水電水利規(guī)劃設計院發(fā)布的《可再生能源行業(yè)發(fā)展報告》，截至2018年，我國水電裝機容量已達到3.52億千瓦[16]，裝機容逐年攀升，其年發(fā)電量已占可再生能源總發(fā)電量的18.6%。圖1-3我國近年水電裝機容量增長趨勢及各類電源發(fā)電量占比。（a）各類電源年發(fā)電量及占比（b）近年水電總裝機容量增長趨勢圖1-3我國近年水電裝機容量、增長趨勢及能源占比Fig.1-3HydropowerinstalledcapacitygrowthtrendandenergyshareinChina水電的發(fā)展不同于石油、煤炭這些化石能源，水電的開發(fā)主要集中于西南、西北地區(qū)幾大江河流域提供動力，且水資源儲量與河流、降水及蒸發(fā)等因素有很大的關系[17]。近年來開發(fā)的小水電主要用于滿足當?shù)刎摵尚枨�，大中型水電站則在滿足本地負荷需求的同時，還參與地區(qū)間電能互供[18]，例如“西電東送”等，形成了區(qū)域獨有的特點。主要集中表現(xiàn)為：①水電開發(fā)區(qū)域性差異懸殊。我國水資源豐富，開發(fā)區(qū)域主要集中分布在西南部、西北部和中部地區(qū)，且河流年內(nèi)徑流分布不均，豐、枯季節(jié)流量相差懸殊。②小水電發(fā)展迅速。小水電因具備環(huán)境影響孝建設周期短、投資效益好等優(yōu)點裝機規(guī)模不斷壯大。③供給側與需求側間發(fā)展不平衡。部分水電調(diào)節(jié)性能差，兼具波動性和隨機性并網(wǎng)困難，大中型水電站發(fā)電能力遠超本地負荷需求，需要并網(wǎng)外送。隨著西部大開發(fā)及“西電東送”戰(zhàn)略深入推進，未來我國水電裝機容量還將進一步攀升。鑒于水電資源和區(qū)域用電負荷在供需上的不均衡等矛盾，目前水電行業(yè)已著手推進優(yōu)化水電運行模式[19-20]和擴?


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