本发明专利技术公开了一种发电方法，用于包括太阳能收集单元、甲醇储存单元、水供应单元、制氢单元和燃料电池的发电系统，包括以下步骤：收集太阳能以获得初始热量；用获得的所述初始热量为制氢单元中需要进行温度控制的各部件提供制氢所需的最初温度条件；将甲醇与水输送至制氢单元中通过催化重整制得氢气；将所制得的部分或全部氢气输入至燃料电池中获得电能。该方法采用甲醇和水蒸气重整制备氢气，制备氢气所需的最初温度条件由太阳能提供，获得的氢气直接通过燃料电池发电，不需要进行氢气储存及远距离运输，对外部环境接近零污染、综合运行成本低、安全性高且具有实用性。本发明专利技术还公开了实现上述发电方法的发电系统。
【技术实现步骤摘要】
一种发电方法及其系统
本专利技术涉及新能源发电
，特别涉及一种利用太阳能提供热量通过甲醇与水催化重整制得氢气进行发电的发电方法以及实现该发电方法的发电系统。
技术介绍
目前，基于经济与社会的可持续发展，人们正在探索新能源发电技术，现有的新能源发电技术主要包括太阳能发电、风力发电、生物质发电、地热发电、潮汐发电和燃料电池发电技术。 其中，利用太阳能发电主要有两大类型，一类是太阳能光发电，另一类是太阳能热发电。太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式，这种发电形式通常采用光伏电池进行光电转换，由于光伏电池成本高、光转化率低以及占地面积大等原因这种发电形式一直未能得到普及。太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，较为常见的是将太阳能通过汽轮机带动发电机发电，这种发电形式同样存在能量转化率低的问题。 在新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为，氢的重量轻，在燃料相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境；而煤和石油燃烧生成的是二氧化碳和二氧化硫，可分别产生温室效应和酸雨。另外，使用氢-氢燃料电池还可以把氢能直接转化成电能，使氢能的利用更为方便。目前，这种燃料电池已在宇宙飞船和潜水艇上得到使用，但是由于成本较高，一时还难以普遍使用。 鉴于氢能的上述特性，人们已经开始探索如何使氢气发电得到普及利用。由于氢易气化、着火和爆炸，如何解决氢能的贮存和运输问题成为开发氢能的关键。 上述新能源发电技术基于经济成本、安全性或实用性等方面原因无法得到普及利用。 因此，如何提供一种综合运行成本低、安全性高且具有实用性的新能源发电方法及其系统是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的第一目的旨在提供一种发电方法，该发电方法综合利用包括太阳能、氢能和燃料电池的新能源，对外部环境接近零污染、综合运行成本低、安全性高且具有实用性。本专利技术的第二目的旨在提供一种实现上述发电方法的发电系统，同样地，该发电系统与上述发电方法具有相同的技术效果。 为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种发电方法，用于包括太阳能收集单元、甲醇储存单元、水供应单元、制氢单元、燃料电池和综合控制单元的发电系统，所述发电方法包括以下步骤: 步骤S1:收集太阳能以获得初始热量； 步骤S2:用获得的所述初始热量为制氢单元提供制氢所需的温度条件； 步骤S3:将甲醇储存单元中的甲醇与水供应单元中的水输送至制氢单元中通过催化重整制得氢气； 步骤S4:将所制得的部分或全部氢气输入至燃料电池中获得电能。 优选地，所述制氢单元连接有换热器，所述步骤S2具体为:用获得的所述初始热量为制氢单元提供制氢所需的最初温度条件；所述步骤3完成后同步进行所述步骤S4和如下步骤S3A:通过所述换热器从所述制氢单元获得再生热量，将所述再生热量输送至所述制氢单元由所述再生热量或者由所述再生热量与太阳能收集单元提供的初始热量共同提供制氢所需的持续温度条件。 优选地，所述步骤3A与如下步骤S3B同步进行:通过所述换热器从所述制氢单元获得冷凝水，将所述冷凝水输送至所述水供应单元。 优选地，所述步骤S4之后增加步骤S5:将所述燃料电池输出端产生的水输送回所述水供应单元。 优选地，所述制氢单元包括彼此顺次连接的气化室、重整室和分离室，则所述步骤S3分为如下子步骤: 步骤S31:将甲醇储存单元中的甲醇和水供应单元中的水输入所述气化室进行气化，形成甲醇蒸气和水蒸气； 步骤S32:将所述甲醇蒸气和水蒸气输入所述重整室，在设定温度下通过催化剂进行催过重整，获得包含氢气的混合气体； 步骤S33:将从所述重整室输出的所述混合气体输入所述分离室，所述分离室的温度高于所述重整室内的温度，所述分离室内设有钯膜分离器，从所述钯膜分离器的产生端获得氢气。 优选地，所述制氢单元还包括预热控温装置，所述预热控温装置设置于所述重整室和所述分离室之间，则所述步骤S32与所述步骤S33之间增加如下步骤S32A: 将从所述重整室输出的所述混合气体输入所述预热控温装置，所述预热控温装置作为所述重整室和所述分离室之间的缓冲，缩短所述重整室输出气体的温度与所述分离室内之间的温度差，使得从所述重整室输出气体的温度与所述分离室内的温度相同或接近。 优选地，所述方法应用于移动式机动设备或分布式小型用电设施。 本专利技术还提供了一种发电系统，所述发电系统包括太阳能收集单元、甲醇储存单元、水供应单元、制氢单元、燃料电池和综合控制单元；所述太阳能收集单元利用获得的初始热量为所述制氢单元提供制氢所需的温度条件；所述甲醇储存单元为所述制氢单元提供制备氢气所需的甲醇；所述水供应单元为所述制氢单元提供制备氢气所需的水；所述制氢单元利用所述甲醇储存单元提供的甲醇和所述水供应单元提供的水通过催化重整制备氢气；所述燃料电池用所述制氢单元制备的氢气发电；所述综合控制单元用于控制所述太阳能收集单元、所述甲醇储存单元、所述水供应单元、所述制氢单元和所述燃料电池。 优选地，还包括换热器和再生热量回输管路；所述换热器通过所述制氢单元获得再生热量，所述再生热量回输管路的一端与所述换热器连接、另一端与所述制氢单元连接；则所述太阳能收集单元为所述制氢单元提供制氢所需的最初温度条件；所述再生热量回输管路将所述再生热量输送至所述制氢单元由所述再生热量或者由所述再生热量与太阳能收集单元提供的初始热量共同提供制氢所需的持续温度条件。 优选地，还包括换热器和冷凝水回输管路，所述换热器用于通过所述制氢单元获得冷凝水，所述冷凝水回输管路的一端与所述换热器连接、另一端与所述水供应单元连接，用于将所述冷凝水输送至所述水供应单元进行再利用。 优选地，所述燃料电池输出端设置有生成水回输管路，所述生成水回输管路与所述水供应单元连接，用于将所述生成水输送至所述水供应单元进行再利用。 优选地，所述制氢单元包括依次连接的气化室、重整室、预热控温装置和分离室，则所述太阳能收集单元分别为所述气化室、所述重整室、所述预热控温装置和所述分离室提供制氢所需的最初温度条件；所述再生热量回输管路将所述再生热量输送至所述气化室、所述重整室、所述预热控温装置和所述分离室由所述再生热量或者由所述再生热量与太阳能收集单元提供的初始热量共同提供制氢所需的持续温度条件。 优选地，所述发电系统应用于移动式机动设备或分布式小型用电设施。 本专利技术提供的发电方法，综合利用包括太阳能、氢能和燃料电池的新能源，采用甲醇和水蒸气重整制备氢气，制备氢气所需的温度条件由收集的太阳能提供，获得的氢气直接通过燃料电池发电，不需要进行氢气储存及远距离运输，避免了氢气储存及远距离运输存在的困难和安全隐患，由太阳能为制氢提供初始热量保障制氢所需的温度条件，不需要耗费制备的氢气来保障制氢所需的温度条件，减少了制氢过程的能量消耗，采用该发电方法只需要储存甲醇，而甲醇易于储存，没有安全隐患，制氢所需的水获得及储存都十分便利。综上，本专利技术提供的发电方法对外部环境接近零污染、综合运行成本低、安全性高且具有实用性。本专利技术提供的发电方法特别适用于对电能需求规模较小的情形，例如本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发电方法，其特征在于，用于包括太阳能收集单元、甲醇储存单元、水供应单元、制氢单元、燃料电池和综合控制单元的发电系统，所述发电方法包括以下步骤：步骤S1：收集太阳能以获得初始热量；步骤S2：用获得的所述初始热量为制氢单元提供制氢所需的温度条件；步骤S3：将甲醇储存单元中的甲醇与水供应单元中的水输送至制氢单元中通过催化重整制得氢气；步骤S4：将所制得的部分或全部氢气输入至燃料电池中获得电能。
【技术特征摘要】
1.一种发电方法，其特征在于，用于包括太阳能收集单元、甲醇储存单元、水供应单元、制氢单元、燃料电池和综合控制单元的发电系统，所述发电方法包括以下步骤: 步骤S1:收集太阳能以获得初始热量； 步骤S2:用获得的所述初始热量为制氢单元提供制氢所需的温度条件； 步骤S3:将甲醇储存单元中的甲醇与水供应单元中的水输送至制氢单元中通过催化重整制得氢气； 步骤S4:将所制得的部分或全部氢气输入至燃料电池中获得电能。2.根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，所述制氢单元连接有换热器，所述步骤S2具体为:用获得的所述初始热量为制氢单元提供制氢所需的最初温度条件；所述步骤3完成后同步进行所述步骤S4和如下步骤S3A:通过所述换热器从所述制氢单元获得再生热量，将所述再生热量输送至所述制氢单元由所述再生热量或者由所述再生热量与太阳能收集单元提供的初始热量共同提供制氢所需的持续温度条件。3.根据权利要求2所述的发电方法，其特征在于，所述步骤3A与如下步骤S3B同步进行:通过所述换热器从所述制氢单元获得冷凝水，将所述冷凝水输送至所述水供应单元。4.根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，所述步骤S4之后增加步骤S5:将所述燃料电池输出端产生的水输送回所述水供应单元。5.根据权利要求1所述的发电方法，其特征在于，所述制氢单元包括彼此顺次连接的气化室、重整室和分离室，则所述步骤S3分为如下子步骤: 步骤S31:将甲醇储存单元中的甲醇和水供应单元中的水输入所述气化室进行气化，形成甲醇蒸气和水蒸气； 步骤S32:将所述甲醇蒸气和水蒸气输入所述重整室，在设定温度下通过催化剂进行催过重整，获得包含氢气的混合气体； 步骤S33:将从所述重整室输出的所述混合气体输入所述分离室，所述分离室的温度高于所述重整室内的温度，所述分离室内设有钯膜分离器，从所述钯膜分离器的产生端获得氢气。6.一种发电系统，其特征在于，所述发电系统包括太阳能收集单元、甲醇储存单元、水供应单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：向华，李文霞，向得夫，
申请(专利权)人：上海合既得动氢机器有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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