[發(fā)明專利]一種綜合可再生能源的水電解氫熱聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110437118.0
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113249736B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘崴;張淑婷;周懿;林小杰
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B9/65;C25B9/67;C25B15/027;F22B1/02;H02J3/32;H02J3/38;F24D18/00;F24D101/20;F24D101/40
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種綜合可再生能源的水電解氫熱聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包括可再生能源供電子系統(tǒng)、水電解制氫子系統(tǒng)、制氫余熱回收利用子系統(tǒng)、新電解水預(yù)熱子系統(tǒng)(4)、區(qū)域供熱熱網(wǎng)子系統(tǒng)、監(jiān)測調(diào)度子系統(tǒng)；可再生能源供電子系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機組(11)、光伏發(fā)電系統(tǒng)(12)、蓄電池(13)、微電網(wǎng)(14)；水電解制氫子系統(tǒng)包括電解槽(21)、電解液收集器(22)；制氫余熱回收利用子系統(tǒng)包括氫氣收集器(31)、氧氣收集器(32)、氫氣換熱器(33)、氧氣換熱器(34)、氫氣處理裝置(35)、氧氣處理裝置(36)、氫氣存儲裝置(37)、氧氣存儲裝置(38)、電解液換熱器(39)；區(qū)域供熱熱網(wǎng)子系統(tǒng)包括儲熱水收集器(51)、地埋儲熱裝置(52)、燃?xì)廨啓C(53)、供水網(wǎng)絡(luò)(54)、熱用戶(55)、回水網(wǎng)絡(luò)(56)；監(jiān)測調(diào)度子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)監(jiān)測中心(61)和運行調(diào)度中心(62)；

風(fēng)力發(fā)電機組(11)利用風(fēng)能發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)(12)利用太陽能發(fā)電，通過逆變器將電能傳輸至微電網(wǎng)(14)；微電網(wǎng)與國家電網(wǎng)連接，蓄電池(13)存儲電能；

電解槽(21)利用微電網(wǎng)(14)的電能進(jìn)行電解水制氫，在兩個電極上生成的氫氣、氧氣分別通過氣體管路傳輸至氫氣收集器(31)、氧氣收集器(32)；

電解槽(21)電解液出口與電解液收集器(22)入口連接，電解液收集器(22)出口與電解液換熱器(39)電解液側(cè)入口連接，電解液換熱器(39)電解液側(cè)出口與電解槽(21)電解液入口連接，電解槽(21)、電解液收集器(22)和電解液換熱器(39)構(gòu)成電解液循環(huán)回路；

氫氣收集器(31)的氣體出口與氫氣換熱器(33)的氣體側(cè)入口連接，氫氣換熱器(33)的氣體側(cè)出口與氫氣處理裝置(35)的氣體入口連接，氫氣處理裝置(35)的氣體出口與氫氣存儲裝置(37)的氣體入口連接，氫氣收集器(31)、氫氣換熱器(33)、氫氣處理裝置(35)、氫氣存儲裝置(37)形成氫氣生產(chǎn)、處理、存儲的工藝過程；氧氣收集器(32)的氣體出口與氧氣換熱器(34)的氣體側(cè)入口連接，氧氣換熱器(34)的氣體側(cè)出口與氧氣處理裝置(36)的氣體入口連接，氧氣處理裝置(36)的氣體出口與氧氣存儲裝置(38)的氣體入口連接，氧氣收集器(32)、氧氣換熱器(34)、氧氣處理裝置(36)、氧氣存儲裝置(38)形成氧氣生產(chǎn)、處理、存儲的工藝過程；

地埋儲熱裝置(52)儲熱側(cè)出口分為兩路，分流流向氫氣換熱器(33)熱水側(cè)入口和氧氣換熱器(34)熱水側(cè)入口，氫氣換熱器(33)熱水側(cè)出口和氧氣換熱器(34)熱水側(cè)出口同時與儲熱水收集器(51)入口連接，儲熱水收集器(51)出口與地埋儲熱裝置(52)儲熱側(cè)入口連接，形成儲熱側(cè)水循環(huán)回路；

地埋儲熱裝置(52)放熱側(cè)出口與燃?xì)廨啓C(53)連接，燃?xì)廨啓C(53)出口與供水網(wǎng)絡(luò)(54)連接，供水網(wǎng)絡(luò)(54)為熱用戶(55)供暖，供熱回水通過回水網(wǎng)絡(luò)(56)回到地埋儲熱裝置(52)，形成放熱側(cè)水循環(huán)回路；

數(shù)據(jù)監(jiān)測中心(61)和各管路上的測點相連接，運行調(diào)度中心(62)與調(diào)度設(shè)備相連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合可再生能源的水電解氫熱聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，可再生能源供電子系統(tǒng)中，風(fēng)力發(fā)電機組(11)為適用于制氫廠區(qū)域發(fā)電的小型風(fēng)電場，光伏發(fā)電系統(tǒng)(12)包括陣列光伏、屋頂光伏和/或墻面光伏，光伏發(fā)電系統(tǒng)的布置范圍包括制氫廠和供熱區(qū)域。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合可再生能源的水電解氫熱聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，水電解制氫子系統(tǒng)中有多個電解槽(21)，均為堿性電解槽，電解液為堿性電解液；電解液收集器(22)具有兩個收集箱，一個負(fù)責(zé)收集來自各個電解槽(21)的高溫電解液，一個負(fù)責(zé)收集換熱后的低溫電解液，通過管路傳輸回電解槽(21)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合可再生能源的水電解氫熱聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，氫氣換熱器(33)、氧氣換熱器(34)、電解液換熱器(39)為叉流式換熱器；氫氣處理裝置(35)、氧氣處理裝置(36)中完成氣體的分離、洗滌、冷卻工藝。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合可再生能源的水電解氫熱聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，新電解水與經(jīng)過電解液換熱器的原電解液混合，實現(xiàn)新電解水的預(yù)熱。