[發明專利]一種熱能深度利用的電儲氫熱一體化能源系統

在審

• 申請號: 202010885866.0
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111987744A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張勛奎;李春雨;王虎;戴成偉;郝洪亮;張雙益;陳德明;曹子丕;肖啟標
• 申請（專利權）人: 中國大唐集團未來能源科技創新中心有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/28;C25B1/04
• 代理公司: 北京中南長風知識產權代理事務所(普通合伙) 11674
• 代理人: 穆麗紅

本發明涉及一種熱能深度利用的電儲氫熱一體化能源系統，包括風力發電設備、太陽能光伏發電設備、儲能設備、電解水制氫設備、氫燃料電池、氫氣對外供應管道；風力發電設備、太陽能光伏發電設備、儲能設備、電解水制氫設備、氫燃料電池之間通過內部電力網絡連接；電解水制氫設備設有電解槽冷卻水進口管道及電解槽熱水出口管道，用于向外部輸送熱能；電解水制氫設備通過制氫設備出口管路分別連接氫燃料電池及氫氣對外供應管道；氫燃料電池設有氫燃料電池冷卻水進口管道及氫燃料電池熱水出口管道，用于向外部輸送熱能。本發明可對系統運行過程中的熱能進行全面回收，提高可再生能源開發過程中的對外一體化供氫供熱水平。

技術領域

本發明屬于可再生能源技術領域，尤其涉及一種熱能深度利用的電儲氫熱一體化能源系統。

背景技術

加大風電、光伏發電等可再生能源開發，是解決我國能源需求的客觀要求，也是減少我國化石能源消費，降低化石能源消費依賴和二氧化碳排放強度的現實要求。但是由于電能具有不可大規模長時間儲存的缺點，提高可再生能源消納水平，促進可再生能源開發一直是我國電網建設和能源發展的面臨的重要難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種熱能深度利用的電儲氫熱一體化能源系統，針對風電、光伏等可再生能源開發過程中，所產生的電量無法實現有效消納和向外部輸送的難題，以及電解水制氫過程中產生的熱能回收問題，通過對廠用氫燃料電池和電解水制氫設備運行過程中的熱量進行回收，在保障孤網系統安全穩定性的同時，提高系統能效管理水平，減少綠色制氫過程中的熱污染。

本發明提供了一種熱能深度利用的電儲氫熱一體化能源系統，包括風力發電設備、太陽能光伏發電設備、儲能設備、電解水制氫設備、氫燃料電池、氫氣對外供應管道；

所述風力發電設備、太陽能光伏發電設備、儲能設備、電解水制氫設備、氫燃料電池之間通過內部電力網絡連接，用于孤網方式運行；

所述電解水制氫設備設有電解槽冷卻水進口管道及電解槽熱水出口管道，用于通過所述電解槽熱水出口管道向外部輸送熱能；

所述電解水制氫設備通過制氫設備出口管路分別連接所述氫燃料電池及氫氣對外供應管道；

所述氫燃料電池設有氫燃料電池冷卻水進口管道及氫燃料電池熱水出口管道，用于通過所述氫燃料電池熱水出口管道向外部輸送熱能。

進一步地，所述風力發電設備、太陽能光伏發電設備在系統運行期間產生的電能用于供應所述電解水制氫設備運行所需電能，并對所述儲能設備進行充電。

進一步地，所述氫燃料電池及儲能設備用于為所述風力發電設備、太陽能光伏發電設備、電解水制氫設備提供啟動電源和控制電源。

進一步地，所述電解槽冷卻水進口管道及氫燃料電池冷卻水進口管道用于在所述電解水制氫設備及氫燃料電池運行時，利用冷卻水對所述電解水制氫設備及氫燃料電池進行冷卻，所產生的熱水分別通過所述電解槽熱水出口管道及氫燃料電池熱水出口管道排出后匯集。

進一步地，所述電解槽熱水出口管道出口熱水溫度為60-100℃，所述氫燃料電池熱水出口管道出口溫度為75-200℃。

進一步地，所述風力發電設備、太陽能光伏發電設備、儲能設備、電解水制氫設備的規模容量和數量根據實際情況進行適應性調整。

進一步地，所述制氫設備出口管路及氫氣對外供應管道的運行壓力為1MPa-5MPa。

借由上述方案，通過熱能深度利用的電儲氫熱一體化能源系統，具有如下技術效果：

1)通過在可再生能源孤網運行制氫系統中，設置氫燃料電池，并對電解水制氫和氫燃料電池運行過程中的熱水進行回收，向外部供應高品質低價氫氣和熱量，提高了綠色能源開發水平。