一种氢储能系统中的热控制系统及应用技术方案

本实用新型专利技术公开一种氢储能系统中的热控制系统及应用，属于能量转化与储能技术领域。本实用新型专利技术系统包括顺次连接的制氢装置、储氢装置和氢发电装置，以及用于提供第一冷介质及回收吸热后的第一冷介质的第一冷介质循环装置，与制氢装置相连接；第二冷介质循环装置，用于提供第二冷介质及回收吸热后的第二冷介质，第二冷介质循环装置与氢发电装置相连接；第三冷介质循环装置，用于提供第三冷介质及回收吸热后的第三冷介质，第三冷介质循环装置与储氢装置相连接；第二冷介质循环装置包括并联设置的第一循环回路和第二循环回路，第一循环回路上设置有热源液体冷却装置；第二循环回路上设置有第二换热器。本实用新型专利技术热量利用率高、氢储能系统稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种氢储能系统中的热控制系统及应用
本技术属于能量转化与储能
，具体涉及一种热量利用率高、氢储能系统稳定的氢储能系统中的热控制系统。
技术介绍
氢能作为一种清洁、高效、可持续能源，受到了广泛关注。其可作为可再生能源消纳的载体，从可再生能源到氢气再通过氢发电子系统发电，即氢储能。该氢储能具有如下诸多优点：1)氢储能系统电解水过程是绿色能源到绿色能源的循环，具有可持续性；2)储能密度高，可达13000Wh/kg以上，约为锂电池的100倍；3)寿命长，适合长时间存储，无自放电。现有技术中，中国专利文献CN102534646A公开了风力发电制氢储能供氢和后备发电装置。该技术以风能作为基础能源，利用风力发电机发电，将多余电能通过中高压电解水制氢机生产中高压氢气，再将氢气充入可承受同样压强的储氢罐内，必要时，可将储存罐内的氢气作为反向能源，通过氢发电装置转换为电能。上述技术的实施，风能实现了从基础发电到制氢的二次利用，并在此基础上兼顾了氢气的反向利用，具有了氢气再次转化电能的可行性，从而一方面在风力发电系统中省去了原本所必须的耗资最多的蓄电池系统，另一方面在实现全天候后备发电的同时，还能额外提供用户急需的燃料氢气。在上述技术实施时，中高压电解水制氢、储氢罐储氢、氢气发电均会释放热量，而在储氢罐释放氢气时则需要外界供热，但是上述技术并未对释放的热量加以有效利用，更未从氢储能系统角度去综合利用制氢、储氢和氢发电各子系统释放的热量，导致整个氢储能系统热量利用率低，同时上述技术也不能根据燃料电池的出口冷却液的温度分级选择冷却循环回路进行能量回收，能量转化效率还不甚理想。
技术实现思路
为此，本技术所要解决的是现有技术中并未有从氢储能系统角度去综合利用制氢、储氢和氢发电各子系统释放的热量，导致整个氢储能系统热量利用率低，以及不能根据燃料电池的出口冷却液的温度分级选择冷却循环回路进行能量回收，能量转化效率低的缺陷，进而提供一种热量利用率高、氢储能系统稳定的氢储能系统中的热控制系统及应用。为此，本技术提供如下技术方案：一种氢储能系统中的热控制系统，包括顺次连接的制氢装置(1)、储氢装置(2)和氢发电装置(3)，其特征在于，还包括，第一冷介质循环装置，用于提供第一冷介质及回收吸热后的第一冷介质，所述第一冷介质循环装置与所述制氢装置(1)相连接；第二冷介质循环装置，用于提供第二冷介质及回收吸热后的第二冷介质，所述第二冷介质循环装置与所述氢发电装置(3)相连接；第三冷介质循环装置，用于提供第三冷介质及回收吸热后的第三冷介质，所述第三冷介质循环装置与所述储氢装置(2)相连接；所述第二冷介质循环装置包括并联设置的第一循环回路和第二循环回路，所述第一循环回路上设置有热源液体冷却装置；所述第二循环回路上设置有第二换热器。所述第二冷介质循环装置为由至少包括顺次连接的第二储液箱(5)、所述氢发电装置(3)、冷却循环回路组成的闭合回路；所述氢发电装置(3)与所述第二储液箱(5)中的第二冷介质发生热交换。所述第一冷介质循环装置为由至少包括顺次连接的第一储液箱(4)、第一换热器(6)、第四循环泵(11)、及第一循环泵(8)组成的闭合回路，所述制氢装置(1)与所述第一换热器(6)连接，以使所述制氢装置(1)中的电解质通过第五循环泵(12)与所述第一储液箱(4)中的第一冷介质在所述第一换热器(6)内发生热交换。所述第三冷介质循环装置为由至少包括顺次连接的所述第一储液箱(4)、第三储液箱(26)、第三循环泵(10)及第一循环泵(8)组成的闭合回路，在储氢过程中所述储氢装置(2)与所述第三储液箱(26)中的第三冷介质发生热交换，在释氢过程中所述储氢装置(2)与所述第一储液箱(4)中的吸热后的第一冷介质和/或第三冷介质发生热交换。所述换热装置为第二换热器(7)，所述第一储液箱(4)还与所述第二换热器(7)相连用于接收所述第二换热器(7)导出热量；所述热源液体冷却装置为去离子柱。所述第二冷介质循环装置还包括与所述第二换热器(7)相连接的散热器(17)。所述第二冷介质循环装置还包括回路选择装置，用于控制流出所述氢发电装置的冷却液进入第一循环回路或第二循环回路，所述回路选择装置为节温器。还包括：空压机(18)，与所述氢发电装置(3)相连接；过滤器(28)，设置在所述储氢装置(2)与所述氢发电装置(3)之间，以过滤氢气中的杂质。还包括：若干温度传感器，分别设置于所述第一储液箱(4)内、连接所述第二储液箱(5)和所述氢发电装置(3)之间的换热管道内、连接所述氢发电装置(3)和所述第二换热器(7)之间的换热管道内；检测装置，与所述温度传感器连接，用于检测所述温度传感器所测量的温度。还包括：用热装置(20)，连接第一储液箱(4)；用电装置(21)，连接氢发电装置(3)；电导率变送器(25)，设置于第二储液箱(5)内，用以检测第二储液箱(5)中的电导率。上述的热控制系统的应用。本技术所述的额定工作温度是指是指制氢装置长时间正常工作时的最佳温度。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：1、本技术提供的热控制系统，通过设置第一冷介质循环装置，用于提供第一冷介质及回收吸热后的第一冷介质，所述第一冷介质循环装置与所述制氢装置相连接；第二冷介质循环装置，用于提供第二冷介质及回收吸热后的第二冷介质，所述第二冷介质循环装置与所述氢发电装置相连接；第三冷介质循环装置，用于提供第三冷介质及回收吸热后的第三冷介质，所述第三冷介质循环装置与所述储氢装置相连接。整个热控制系统通过设置多个循环装置对制氢、储氢和氢发电各子系统的热量供求关系进行调控，提高了氢储能系统的热量利用率，保证了氢储能系统的稳定有序进行；还通过设置冷却循环回路可以根据燃料电池内输出的热源液体的温度选择启动第一循环回路和第二循环回路。2、本技术提供的热控制系统，第一循环回路设有热源液体净化处理装置可冷却处理燃料电池的热源液体出口温度T1低于M1时的冷却循环液，或是少量的冷却循环液，可实现燃料电池的快速启动。3、本技术提供的热控制系统中的冷却循环回路中设有热源液体净化处理装置可冷却处理燃料电池的热源液体出口温度T1低于M1时的冷却循环液，或是少量的冷却循环液，可实现燃料电池的快速启动；并且工作中，热源液体循环一段时间后会有杂质，所述热源液体冷却装置可净化杂质并冷却热源液体，当热源液体为水时这个装置即为去离子柱。4、本技术提供的热控制系统中的冷却循环回路中的第二循环回路还设有用于接收换热装置导出热量的第一储液箱。当M1＜T1≤M2但时，热源液体通过第二循环回路，散热器不启动，只通过换热器进行换热，并根据燃料电池热源液体进口温度T3和换热循环第二冷却箱内的热源液体温度T2对第二循环泵和第一循环泵进行调速，保证温度T3在燃料电池的允许范围内；该冷却循环回路可以将燃料电池内输出的热源中的热转换出去以达到再次利用的目的，能量转化效率高。5、本技术提供的热控制系统中的所述第二冷介质循环装置还包括回路选择装置，用于控制流出所述燃料电池的冷却液进入第一循环回路或第二循环回路，所述回路选择装置为节温器，可根据温度自动选择第一循环回路或第二循环回路。6、本技术提供的热控制系统中的冷却循环回路中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢储能系统中的热控制系统，包括顺次连接的制氢装置(1)、储氢装置(2)和氢发电装置(3)，其特征在于，还包括，第一冷介质循环装置，用于提供第一冷介质及回收吸热后的第一冷介质，所述第一冷介质循环装置与所述制氢装置(1)相连接；第二冷介质循环装置，用于提供第二冷介质及回收吸热后的第二冷介质，所述第二冷介质循环装置与所述氢发电装置(3)相连接；第三冷介质循环装置，用于提供第三冷介质及回收吸热后的第三冷介质，所述第三冷介质循环装置与所述储氢装置(2)相连接；所述第二冷介质循环装置包括并联设置的第一循环回路和第二循环回路，所述第一循环回路上设置有热源液体冷却装置；所述第二循环回路上设置有第二换热器。

【技术特征摘要】
2016.07.18 CN 2016105654345;2016.07.18 CN 201610561.一种氢储能系统中的热控制系统，包括顺次连接的制氢装置(1)、储氢装置(2)和氢发电装置(3)，其特征在于，还包括，第一冷介质循环装置，用于提供第一冷介质及回收吸热后的第一冷介质，所述第一冷介质循环装置与所述制氢装置(1)相连接；第二冷介质循环装置，用于提供第二冷介质及回收吸热后的第二冷介质，所述第二冷介质循环装置与所述氢发电装置(3)相连接；第三冷介质循环装置，用于提供第三冷介质及回收吸热后的第三冷介质，所述第三冷介质循环装置与所述储氢装置(2)相连接；所述第二冷介质循环装置包括并联设置的第一循环回路和第二循环回路，所述第一循环回路上设置有热源液体冷却装置；所述第二循环回路上设置有第二换热器。2.根据权利要求1所述的热控制系统，其特征在于：所述第二冷介质循环装置为由至少包括顺次连接的第二储液箱(5)、所述氢发电装置(3)、冷却循环回路组成的闭合回路；所述氢发电装置(3)与所述第二储液箱(5)中的第二冷介质发生热交换。3.根据权利要求2所述的热控制系统，其特征在于：所述第一冷介质循环装置为由至少包括顺次连接的第一储液箱(4)、第一换热器(6)、第四循环泵(11)、及第一循环泵(8)组成的闭合回路，所述制氢装置(1)与所述第一换热器(6)连接，以使所述制氢装置(1)中的电解质通过第五循环泵(12)与所述第一储液箱(4)中的第一冷介质在所述第一换热器(6)内发生热交换。4.根据权利要求3所述的热控制系统，其特征在于：所述第三冷介质循环装置为由至少包括顺次连接的所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，赵波，滕乐天，肖宇，牛萌，赵鹏程，杜兆龙，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：北京,11