氢气压缩液化耦合的变负荷系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种氢气压缩液化耦合的变负荷系统，氢气压缩液化耦合的变负荷系统，包括：氢气发生系统，氢气发生系统设置为功率可调且适于与外部电力系统相连以生产氢气；氢气运输系统，氢气运输系统包括氢气压缩机和输送管道，氢气压缩机的进气口与氢气发生系统的出气口相连，氢气压缩机的出气口与输送管道相连以向用户供气；氢气液化系统，氢气液化系统包括氢气液化装置和液氢储罐，氢气液化装置的进气口与氢气压缩机的出气口通过第一阀门相连，氢气液化装置的出气口与液氢储罐相连，液氢储罐与输送管道可选择性地相连。根据本实用新型专利技术的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，能增大氢气发生系统的变负荷能力，均衡用户在不同状况下的使用需求。

Variable load system coupled with hydrogen liquefaction and liquefaction

The utility model discloses a variable load system coupled with hydrogen gas compression and liquefaction. The variable load system coupled with hydrogen gas compression and liquefaction includes a hydrogen generation system, a hydrogen generation system with adjustable power and suitable for connecting with an external power system to produce hydrogen, a hydrogen transportation system, and a hydrogen transportation system including hydrogen pressure. Compressor and conveying pipeline, the intake port of hydrogen compressor is connected with the outlet of hydrogen generating system, and the outlet of hydrogen compressor is connected with the conveying pipeline to supply gas to users; hydrogen liquefaction system, hydrogen liquefaction system includes hydrogen liquefaction device and liquid hydrogen storage tank, and the intake port of hydrogen liquefaction device and the outlet of hydrogen compressor. The gas port is connected by the first valve, the gas outlet of the hydrogen liquefaction device is connected with the liquid hydrogen storage tank, and the liquid hydrogen storage tank is optionally connected with the conveying pipeline. According to this utility model, the variable load system coupled with hydrogen gas compression and liquefaction can increase the variable load capacity of the hydrogen generating system and balance the user's demand under different conditions.

【技术实现步骤摘要】
氢气压缩液化耦合的变负荷系统
本技术属于能量储存
，具体而言，涉及一种氢气压缩液化耦合的变负荷系统。
技术介绍
化石燃料的燃烧带来的环境污染问题日益严重，具体表现为温室气体的排放、雾霾天数的增加，而氢气燃烧的产物无污染，可直接排放到环境中，但是，氢气的储存也存在极大的问题。相关技术中，氢气发生系统制得的氢气直接输送给用户，并通过储气罐存储，普遍采用的氢气储存方式是将氢气压缩至35MPa/70MPa甚至更高的压力，以提高储氢密度。然而除提供给氢燃料电池的氢气压力达到0.5MPa就可以满足发电的需要，因此压缩电能存在下降的空间。此外，氢气消纳用户的装置是稳定运行的，但新能源电解制氢具有波动性，变负荷制氢的响应速度及氢气质量与用户不匹配，制氢的效率无法实时地满足用户需求，供气与用气不均衡。若单纯采用提高储氢压力的方式增加容量，则当管网超过设计压力后，富余的氢气只能放散或以牺牲纯度进行变负荷运行，存在改进的空间。
技术实现思路
本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种氢气压缩液化耦合的变负荷系统，所述氢气压缩液化耦合的变负荷系统可提高氢气储存系统的变负荷能力。根据本技术实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，包括：氢气发生系统，所述氢气发生系统设置为功率可调且适于与外部电力系统相连以生产氢气；氢气运输系统，所述氢气运输系统包括氢气压缩机和输送管道，所述氢气压缩机的进气口与所述氢气发生系统的出气口相连，所述氢气压缩机的出气口与所述输送管道相连以向用户供气；氢气液化系统，所述氢气液化系统包括氢气液化装置和液氢储罐，所述氢气液化装置的进气口与所述氢气压缩机的出气口通过第一阀门相连，所述氢气液化装置的出气口与所述液氢储罐相连，所述液氢储罐与所述输送管道可选择性地相连。根据本技术实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，能在充分利用可再生能源的同时，增大氢气发生系统的变负荷能力，均衡用户在不同状况下的使用需求，还可实现液氢冷量的回收利用，提高系统的节能效果，且设置液氢储罐可显著提高氢气转换的速率。根据本技术一个实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，还包括：蓄能系统，所述蓄能系统与所述氢气液化系统相连，以存储氢气液化的热量或氢气汽化的冷量。根据本技术一个实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，所述蓄能系统包括：蓄冷系统，所述蓄冷系统与所述氢气液化系统相连，以存储氢气汽化的冷量；蓄热系统，所述蓄热系统与所述氢气液化系统相连，以存储氢气液化的热量。根据本技术一个实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，在第一工作模式中，所述液氢储罐的出口通过液氢泵与所述蓄冷系统的进气口相连，所述蓄冷系统的出气口与所述输送管道相连。根据本技术一个实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，在第二工作模式中，所述氢气压缩机的出气口与所述蓄冷系统的进气口相连，所述蓄冷系统的出气口与所述氢气液化装置的进气口相连。根据本技术一个实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，在第三工作模式中，所述氢气压缩机的出气口与所述蓄冷系统的进气口相连，所述蓄冷系统的出气口与所述输送管道相连。根据本技术一个实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，还包括：单向阀、第二阀门、减压阀，所述单向阀、所述第二阀门、所述减压阀顺次安装于所述输送管道，且所述单向阀的进气口与所述氢气压缩机的出气口相连，所述氢气液化装置的进气口与所述氢气压缩机、所述单向阀之间的管路相连，所述液氢储罐出口通过液氢泵与所述单向阀、所述第二阀门之间的管路相连。根据本技术一个实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，所述氢气运输系统还包括氢气储罐，所述氢气储罐与所述单向阀与所述阀门之间的管路相连。根据本技术一个实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，所述氢气压缩机的进气口压力为P1，出气口压力为P2，所述氢气储罐的压力为P3，满足：P1≤3MPa，15MPa≤P3＜P2≤30MPa。根据本技术一个实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，还包括：氢气流量计、氢气放散阀，所述氢气流量计与所述氢气发生系统的出气口与所述氢气压缩机的进气口之间的管路相连，所述氢气放散阀与所述氢气流量计相连。根据本技术一个实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，所述氢气发生系统适于通过绿色能源供电。根据本技术一个实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，所述液氢储罐包括主储罐和备用储罐。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本技术实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统的结构示意图。图2是根据本技术实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统的蓄冷系统的结构示意图；附图标记：氢气压缩液化耦合的变负荷系统100，液体泵1，制氢装置2，氢气流量计3，氢气放散阀4，第一阀门5，氢气压缩机6，单向阀7，第二阀门8，减压阀9，氢气储罐10，氢气液化装置12，主储罐13，蓄能系统14，压力器15，备用储罐16，液氢泵17。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。下面参考图1-图2描述根据本技术实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统100如图1所示，根据本技术一个实施例的氢气压缩液化耦合的变负荷系统100包括：氢气发生系统、氢气运输系统、氢气液化系统。氢气发生系统用于生产氢气以供用户使用，氢气发生系统设置为功率可调，即氢气发生系统具有稳定运行及变负荷运行模式，比如，当氢气发生系统以接近满负荷(100％)运行时，氢气发生系统具有较高的制氢效率，再比如，当用户的氢气使用需求大幅减小并维持超过4h以上时，氢气发生系统通过变负荷方式进行减负荷生产，氢气发生系统的制氢效率较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢气压缩液化耦合的变负荷系统，其特征在于，包括：氢气发生系统，所述氢气发生系统设置为功率可调且适于与外部电力系统相连以生产氢气；氢气运输系统，所述氢气运输系统包括氢气压缩机和输送管道，所述氢气压缩机的进气口与所述氢气发生系统的出气口相连，所述氢气压缩机的出气口与所述输送管道相连以向用户供气；氢气液化系统，所述氢气液化系统包括氢气液化装置和液氢储罐，所述氢气液化装置的进气口与所述氢气压缩机的出气口通过第一阀门相连，所述氢气液化装置的出气口与所述液氢储罐相连，所述液氢储罐与所述输送管道可选择性地相连。

【技术特征摘要】
1.一种氢气压缩液化耦合的变负荷系统，其特征在于，包括：氢气发生系统，所述氢气发生系统设置为功率可调且适于与外部电力系统相连以生产氢气；氢气运输系统，所述氢气运输系统包括氢气压缩机和输送管道，所述氢气压缩机的进气口与所述氢气发生系统的出气口相连，所述氢气压缩机的出气口与所述输送管道相连以向用户供气；氢气液化系统，所述氢气液化系统包括氢气液化装置和液氢储罐，所述氢气液化装置的进气口与所述氢气压缩机的出气口通过第一阀门相连，所述氢气液化装置的出气口与所述液氢储罐相连，所述液氢储罐与所述输送管道可选择性地相连。2.根据权利要求1所述的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，其特征在于，还包括：蓄能系统，所述蓄能系统与所述氢气液化系统相连，以存储氢气液化的热量或氢气汽化的冷量。3.根据权利要求2所述的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，其特征在于，所述蓄能系统包括：蓄冷系统，所述蓄冷系统与所述氢气液化系统相连，以存储氢气汽化的冷量；蓄热系统，所述蓄热系统与所述氢气液化系统相连，以存储氢气液化的热量。4.根据权利要求3所述的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，其特征在于，在第一工作模式中，所述液氢储罐的出口通过液氢泵与所述蓄冷系统的进气口相连，所述蓄冷系统的出气口与所述输送管道相连。5.根据权利要求3所述的氢气压缩液化耦合的变负荷系统，其特征在于，在第二工作模式中，所述氢气压缩机的出气口与所述蓄冷系统的进气口相连，所述蓄冷系统的出气口与所述氢气液化装置的进气口相连。6.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱京，
申请(专利权)人：国家电投集团氢能科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11