[發(fā)明專利]一種尿素廢水用于高安全高效率風電制氫調峰調頻系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910091076.2
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109638893A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設計）人: 曹曦;朱勇;劉明義;曹傳釗;朱連峻;鄭建濤;李晴;徐越
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/28;H02J3/32;H01M8/0656
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種尿素廢水用于高安全高效率風電制氫調峰調頻系統(tǒng)，其特征在于，包括風力發(fā)電系統(tǒng)(1)、功率分配器(2)、變壓器(5)、超級電容器(6)、蓄電池(8)、電解液儲罐(17)、過濾裝置(16)、廢水儲罐(15)、尿素廢水箱(18)、電解槽(7)、氫氣緩沖罐(10)、氫氣壓縮機(12)、儲氫罐(14)、燃料電池(19)、氧氣緩沖罐(9)、氧氣壓縮機(11)、儲氧罐(13)、協(xié)調控制器(20)、AC-DC控制器(3)及DC-AC控制器(4)；

風力發(fā)電系統(tǒng)(1)的輸出端與功率分配器(2)的輸入端相連接，功率分配器(2)的兩個輸出端分別與變壓器(5)的輸入端及AC-DC控制器(3)的輸入端相連接，蓄電池(8)的放電接口與電解槽(7)的電源接口相連接，尿素廢水箱(18)依次經(jīng)過濾裝置(16)及廢水儲罐(15)與電解槽(7)的液體入口相連通，電解槽(7)的陰極產(chǎn)物出口依次經(jīng)氫氣緩沖罐(10)及氫氣壓縮機(12)與儲氫罐(14)的入口相連通，儲氫罐(14)的出口與燃料電池(19)的氫氣入口相連通，燃料電池(19)的輸出端與變壓器(5)的輸入端相連接，電解槽(7)的陽極產(chǎn)物出口依次經(jīng)氧氣緩沖罐(9)及氧氣壓縮機(11)與儲氧罐(13)的入口相連通；變壓器(5)的輸出端與電網(wǎng)相連接；

協(xié)調控制器(20)與風力發(fā)電系統(tǒng)(1)、功率分配器(2)、電解槽(7)、超級電容器(6)及燃料電池(19)相連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的尿素廢水用于高安全高效率風電制氫調峰調頻系統(tǒng)，其特征在于，AC-DC控制器(3)的輸出端與超級電容器(6)的充電接口相連接，超級電容器(6)的放電接口與蓄電池(8)的充電接口及DC-AC控制器(4)的輸入端相連接，燃料電池(19)的輸出端與DC-AC控制器(4)的輸入端相連接，DC-AC控制器(4)的輸出端與變壓器(5)的輸入端相連接，協(xié)調控制器(20)與超級電容器(6)相連接。

3.根據(jù)權利要求1所述的尿素廢水用于高安全高效率風電制氫調峰調頻系統(tǒng)，其特征在于，所述電解槽(7)中的電解液為堿性電解液，電解槽(7)開啟時，先設置電解電壓為0.6V，電解槽(7)的陰極產(chǎn)物出口輸出的陰極產(chǎn)物進入到氫氣緩沖罐(10)中，然后經(jīng)過氫氣壓縮機(12)進入儲氫罐(14)中，此時電解槽(7)的陽極產(chǎn)物出口與氧氣緩沖罐(9)之間的連接斷開，陽極產(chǎn)物直接排放到大氣中；在電解預設時間后，陰極無氣體產(chǎn)生時，提高電解電壓至1.3V，此時電解槽(7)的陽極產(chǎn)物出口與氧氣緩沖罐(9)之間的連接開啟，電解槽(7)的陽極產(chǎn)物出口輸出的陽極產(chǎn)物經(jīng)過氧氣壓縮機(11)進入儲氧罐(13)中；根據(jù)所述電解槽(7)液面變化，通過廢水儲罐(15)向電解槽(7)中補尿素廢水，并循環(huán)上述過程，通過電解液儲罐(18)向電解槽(7)補充電解液。

4.根據(jù)權利要求1所述的尿素廢水用于高安全高效率風電制氫調峰調頻系統(tǒng)，其特征在于，廢水儲罐(15)與電解槽(7)之間的管道上設置有流量調節(jié)閥。

5.根據(jù)權利要求2所述的尿素廢水用于高安全高效率風電制氫調峰調頻系統(tǒng)，其特征在于，當風力發(fā)電系統(tǒng)(1)的發(fā)電功率大于電網(wǎng)需求時，協(xié)調控制器(20)控制功率分配器(2)將風力發(fā)電系統(tǒng)(1)產(chǎn)生的多余電量存儲于超級電容器(6)中，當超級電容器(6)充滿電后，則對蓄電池(8)進行充電，當蓄電池(8)充滿電后，協(xié)調控制器(20)控制電解槽(7)啟動，通過電解槽(7)對尿素廢水中的尿素進行電解制氫，并將產(chǎn)生的氫氣經(jīng)氫氣緩沖罐(10)緩沖、氫氣壓縮機(12)壓縮后存儲于儲氫罐(14)中。

6.根據(jù)權利要求2所述的尿素廢水用于高安全高效率風電制氫調峰調頻系統(tǒng)，其特征在于，當風力發(fā)電系統(tǒng)(1)的輸出功率不能滿足電網(wǎng)需求時，協(xié)調控制器(20)啟動超級電容器(6)，通過超級電容器(6)對電網(wǎng)進行供電，當超級電容器(6)電量不足時，協(xié)調控制器(20)啟動燃料電池(19)，燃料電池(19)利用儲氫罐(14)中的氫氣產(chǎn)生直流電，然后將產(chǎn)生的直流電經(jīng)DC-AC控制器(4)轉換為交流電后供給電網(wǎng)，此時通過蓄電池(8)繼續(xù)為電解槽(7)提供電能，電解尿素制取氫氣，當蓄電池(8)的剩余電量低于最低電量預設值時，則蓄電池(8)停止對電解槽(7)供電。