【技术实现步骤摘要】
一种基于燃料电池的多能互补热电联产系统和工作方法
本专利技术属于发电
,尤其涉及一种基于燃料电池的多能互补热电联产系统和工作方法。
技术介绍
随着国民经济的迅速增长,对能源的需求日益旺盛,能源短缺以及化石能源所产生的环境污染问题日益尖锐。太阳能和风能资源潜力大,可持续利用,在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面发挥了重要作用,已引起了国际社会的广泛关注。但是太阳能和风能是典型的随机性、间歇性,其并网消纳面临巨大挑战。通过多种类型电源之间互补运行是促进风能太阳能发展消纳的重要途径。燃料电池发电技术是一种直接将燃料的化学能转化为电能的发电装置,能够将天然气、H2等碳氢燃料的化学能通过电化学反应直接转化为电能,因无热力学循环从而超越了热机的卡诺循环效率限制,发电效率可以达到50%~60%,热电转化效率可达85%~90%。而且燃料电池负荷响应快,运行质量高,燃料电池在数秒内就可以从最低功率换到额定功率,能够作为太阳能和风能的重要补充。目前,国际上正在开发与应用的主流的燃料电池主要有以下三类:质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell,PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MoltenCarbonateFuelCell,MCFC)以及固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell,SOFC)。其中PEMFC代表性的生产厂家为加拿大的巴拉德动力系统公司(BallardPowerSystems,Inc.)及丰田汽车公司,MCFC代表性的厂家有美国FuelCellEnergy公司、德国MTUCFCS ...
【技术保护点】
一种基于燃料电池的多能互补热电联产系统,其特征在于:包括燃料电池热电联产装置(1),燃料电池热电联产装置(1)的入口连通天然气和空气管道,热能出口连接热能输配控制管理系统(2),电能出口连接电能输配控制管理系统(3);热能输配控制管理系统(2)的热能入口连接太阳能光热装置(4),热能出口连接热能负载,热油储热装置(5)与热能输配控制管理系统(2)进行连接,能够进行热能的相互交换;电能输配控制管理系统(3)的电能入口连接太阳能光伏发电装置(6)和风力发电装置(7),电能出口连接质子交换膜电解水制氢装置(9)和热能负载,电池储能装置(8)与电能输配控制管理系统(3)进行连接,能够进行电能的相互交换;质子交换膜电解水制氢装置(9)的氢气出口连接储氢罐(10)入口,储氢罐(10)的氢气出口连接燃料电池热电联产装置(1)的氢气入口,燃料电池热电联产装置(1)利用氢气和空气产生电能和热能。
【技术特征摘要】
1.一种基于燃料电池的多能互补热电联产系统,其特征在于:包括燃料电池热电联产装置(1),燃料电池热电联产装置(1)的入口连通天然气和空气管道,热能出口连接热能输配控制管理系统(2),电能出口连接电能输配控制管理系统(3);热能输配控制管理系统(2)的热能入口连接太阳能光热装置(4),热能出口连接热能负载,热油储热装置(5)与热能输配控制管理系统(2)进行连接,能够进行热能的相互交换;电能输配控制管理系统(3)的电能入口连接太阳能光伏发电装置(6)和风力发电装置(7),电能出口连接质子交换膜电解水制氢装置(9)和热能负载,电池储能装置(8)与电能输配控制管理系统(3)进行连接,能够进行电能的相互交换;质子交换膜电解水制氢装置(9)的氢气出口连接储氢罐(10)入口,储氢罐(10)的氢气出口连接燃料电池热电联产装置(1)的氢气入口,燃料电池热电联产装置(1)利用氢气和空气产生电能和热能。2.根据权利要求1所述的基于燃料电池的多能互补热电联产系统,其特征在于:所述燃料电池热电联产装置(1)采用质子交换膜燃料电池PEMFC、熔融碳酸盐燃料电池MCFC发电技术或固体氧化物燃料电池MCFC发电技术,由阴极腔室、阴极、阳极腔室、阳极、电解质组成;以天然气或氢气作为燃料,以空气作为氧化剂进行电化学发电,发电效率达50%~60%,热电联产效率达80%~90%,实现输出负荷0~100%调节,能够在以热定电和以电定热两种模式下工作。3.根据权利要求1所述的基于燃料电池的多能互补热电联产系统,其特征在于:所述热能输配控制管理系统(2),能够根据太阳能光热装置(4)的运行特性和热能负载的运行特性,控制燃料电池热电联产装置(1)、太阳能光热装置(4)、热油储热装置(5)以及热能负载的运行特性,以满足热能负载的需求;所述电能输配控制管理系统(3),能够根据太阳能光伏发电装置(6)、风力发电装置(7)以及电能负载的运行特性,控制燃料电池热电联产装置(1)、太阳能光伏发电装置(6)、风力发电装置(7)、电池储能装置(8)、质子交换膜电解水制氢装置(9)以及储氢罐(10),以满足电能负载的需求。4.根据权利要求1所述的基于燃料电池的多能互补热电联产系统,其特征在于:所述太阳能光热装置(4)采用太阳能集热管或集热器,能够将太阳能转化为热能。5.根据权利要求1所述的基于燃料电池的多能互补热电联产系统,其特征在于:所述热油储热装置(5)由储油罐和换热器组成,能够吸收太阳能光热装置(4)和燃料电池热电联产装置(1)提供的热能,并向热能负载提供热能。6.根据权利要求1所述的基于燃料电池的多能互补热电联产系统,其特征在于:所述太阳能光伏发电装置(6)由光伏板和逆变器组成,是能够将太阳能转化为电能的电力设...
【专利技术属性】
技术研发人员:王洪建,许世森,程健,张瑞云,任永强,李启明,
申请(专利权)人:中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:北京,11
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