一种氢能分布式电源发电系统及运行方法技术方案

本发明专利技术提供了一种氢能分布式电源发电系统及运行方法，系统包括：依次连接的外储液箱模块、氢能分布式电源主机和电力输出控制模块，氢能分布式电源主机包括：内储液箱模块，与外储液箱模块管路相连；甲醇重整制氢模块，与内储液箱模块管路相连；氢燃料电池发电模块，与甲醇重整制氢模块管路相连，由甲醇重整制氢模块输入氢气，氢燃料电池发电模块与电力输出控制模块线路相连；系统控制模块，连接在氢燃料电池发电模块与电力输出控制模块之间，且与甲醇重整制氢模块、内储液箱模块、外储液箱模块通信连接。通过本发明专利技术的技术方案，不易受到环境条件的限制，可以稳定持续地进行电力输出，稳定性和兼容性较强，只排放出二氧化碳和少量水，对环境友好。对环境友好。对环境友好。

【技术实现步骤摘要】
一种氢能分布式电源发电系统及运行方法


[0001]本专利技术涉及发电机
，具体而言，涉及一种氢能分布式电源发电系统及运行方法。

技术介绍

[0002]随着常规能源的衰竭、环境污染的加剧和全球气候的变暖，各国能源专家开始不断地积极寻求合适的新能源来替代现有的对环境构成污染的能源。电力是一种清洁的二次能源，为了保障社会可持续发展，越来越多的新能源和新型的储能装置将应用到电力系统中。风能、太阳能、生物质能等新能源的应用，有很大部分是分散式的，且容量较小。这些分散布置在电力负荷附近的、容量在数千瓦至数十兆瓦之间的、为环境兼容的、节能的发电装置，统称分布式电源系统。
[0003]相关技术中，分布式电源系统，从能源角度，基本分为两类，一是采用传统能源，如燃气轮机、内燃机等，采用天然气或者柴油等传统能源。二是采用可再生能源做能力来源，如小型光伏发电站、风力发电机等。分布式电源系统采用不可再生的传统能源做能量来源的发电机，存在环境污染，常规能源消耗、噪音巨大等不符合环保要求的问题。一些小型光伏电站、风力发电系统等采用可再生能源的分布式电源系统，然而受制于环境条件的限制，需要特定的地理条件，较大的占地面积，其稳定性和兼容性较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0005]为此，本专利技术的目的在于提供一种氢能分布式电源发电系统及运行方法，采用甲醇为原料，应用甲醇重整制氢技术制取氢气，用氢燃料电池进行发电，占地面积较小，不易受到环境条件的限制，可以稳定持续地进行电力输出，稳定性和兼容性较强，而且只排放出二氧化碳和少量的水，对环境友好，有利于环境保护。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的第一方面的技术方案提供了一种氢能分布式电源发电系统，包括：依次连接的外储液箱模块、氢能分布式电源主机和电力输出控制模块，所述氢能分布式电源主机包括：内储液箱模块，与所述外储液箱模块管路相连；甲醇重整制氢模块，与所述内储液箱模块管路相连；氢燃料电池发电模块，与所述甲醇重整制氢模块管路相连，由所述甲醇重整制氢模块输入氢气，所述氢燃料电池发电模块与所述电力输出控制模块线路相连；系统控制模块，连接在所述氢燃料电池发电模块与所述电力输出控制模块之间，且与所述甲醇重整制氢模块、内储液箱模块、外储液箱模块通信连接。
[0007]在该技术方案中，通过甲醇重整制氢模块为氢燃料电池发电模块提供氢气来源，氢气可以随时制取，既节约了存储空间，而且使用方便，安全性较高。甲醇重整制氢模块由内储液箱模块供液，经过一系列的化学物理反应，通过精准控制，产生高纯氢气，氢燃料电池发电模块则是利用氢气和空气中的氧气在催化剂的作用下进行氧化还原反应产生电能，系统控制模块则连接各个模块，进行各个模块工作状态的检测和采集等，控制电力的输出，
占地面积较小，不易受到环境条件的限制，可以稳定持续地进行电力输出，稳定性和兼容性较强。通过外储液箱模块和内储液箱模块的设计，一方面，有利于实现氢能分布式电源主机的集成化设计，将体积较小的内储液箱模块集成于一体，便于供液和移动，另一方面，外储液箱模块单独设置在外，保障了供液的连续性和可靠性。
[0008]原料液为纯甲醇和去离子水按照一定配比制成的甲醇水，系统控制模块包括操作触摸屏及与操作触摸屏连接的主电路板和检测预警系统，主电路板包括设置在主电路板上的管理电路，检测预警系统与管理电路连接，系统控制模块监控电力输出控制模块的仪器参数。
[0009]在上述技术方案中，优选地，所述甲醇重整制氢模块包括：燃料泵，与所述内储液箱模块通过管道相连，所述燃料泵与所述内储液箱模块的连接管道上设置控制阀组；热交换器，与所述燃料泵管路连接；重整反应器，与所述热交换器管路连接，原料液经所述热交换器换热升温后进入所述重整反应器，所述重整反应器保持380℃
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420℃的重整反应温度；提纯器，与所述重整反应器管路连接，由所述重整反应器产生的富氢气体进入所述提纯器中进行提纯；甲烷化装置，与所述提纯器管路连接，经所述提纯器提纯出来的气体进入所述甲烷化装置，经所述甲烷化装置形成高纯氢气，高纯氢气经所述热交换器换热降温后进入所述氢燃料电池发电模块。
[0010]在该技术方案中，甲醇重整制氢模块包括燃料泵、热交换器、重整反应器、提纯器、甲烷化装置等，原料液经换热交换器与高纯氢气进行换热，原料液温度升高，便于进行重整反应，高纯氢气温度降低便于传输以及进入氢燃料电池发电模块进行发电，如此设计，高纯氢气中的热量得到了充分利用，也减少了加热原料液所需的能耗，同时也提高了效率，升温后的原料液在重整反应器内，在催化剂的作用下进行反应制得富氢气体，富氢气体经提纯器、甲烷化装置形成高纯氢气，为氢燃料电池进行发电提供氢气，氢气制取较为便利，而且原料液以及制备过程中形成的能源被高效利用，降低了能耗，节约了成本。
[0011]在上述任一项技术方案中，优选地，所述甲醇重整制氢模块还包括：燃烧室，与所述提纯器管路连接，所述提纯器提纯后的废气经限流阀进入所述燃烧室；鼓风机，与所述燃烧室相连，向所述燃烧室鼓入空气，燃烧加热所述重整反应器；所述重整反应器还设有筒式加热器进行通电加热。
[0012]在该技术方案中，提纯器提纯后的废气(一氧化碳、甲烷、未反应完全的甲醇蒸汽等可燃气体)经限流阀进入燃烧室，与鼓风机鼓入的空气一起燃烧加热重整反应器，维持380℃
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420℃的工作温度，一方面，对废气进行处理，比较环保，对环境影响较小，另一方面，对废气进行了充分利用，与空气燃烧加热重整反应器，节约了能耗。通过对重整反应器设置筒式加热器进行通电加热，可以在启动初期或者其他燃烧热能不足以维持380℃
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420℃的工作温度时，进行补充加热，保障了重整反应器在使用状态下一直维持在380℃
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420℃的工作温度，如此提高了原料液的利用率，保障了氢气的产率。
[0013]在上述任一项技术方案中，优选地，所述氢能分布式电源主机还包括：氢气稳压模块，设在所述甲醇重整制氢模块与所述氢燃料电池发电模块之间，所述甲醇重整制氢模块制备的氢气经过所述氢气稳压模块稳压后送入所述氢燃料电池发电模块进行发电；所述氢气稳压模块包括：缓冲罐，所述缓冲罐与所述甲醇重整制氢模块管路相连，且在所述缓冲罐的前后管路上安装球阀；安装在所述缓冲罐之后的第一氢气调节阀、安装在所述氢燃料电
池发电模块之前的第二氢气调节阀以及一端连接在所述第一氢气调节阀和所述第二氢气调节阀之间的连接管路上另一端连接到氢气储存罐的第三氢气调节阀；在所述第三氢气调节阀接入点的前后各安装一个氢气压力传感器，所述第一氢气调节阀、所述第二氢气调节阀、所述第三氢气调节阀和所述氢气压力传感器分别与系统控制模块相连。
[0014]在该技术方案中，在甲醇重整制氢模块与氢燃料电池发电模块之间设氢气稳压模块，由甲醇重整制氢模块产生的氢气通过氢气稳压模块的控制和调节，变成可控的稳定的氢气供氢燃料电池发电模块进行发电，进一步保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢能分布式电源发电系统，其特征在于，包括：依次连接的外储液箱模块、氢能分布式电源主机和电力输出控制模块，所述氢能分布式电源主机包括：内储液箱模块，与所述外储液箱模块管路相连；甲醇重整制氢模块，与所述内储液箱模块管路相连；氢燃料电池发电模块，与所述甲醇重整制氢模块管路相连，由所述甲醇重整制氢模块输入氢气，所述氢燃料电池发电模块与所述电力输出控制模块线路相连；系统控制模块，连接在所述氢燃料电池发电模块与所述电力输出控制模块之间，且与所述甲醇重整制氢模块、内储液箱模块、外储液箱模块通信连接。2.根据权利要求1所述的氢能分布式电源发电系统，其特征在于，所述甲醇重整制氢模块包括：燃料泵，与所述内储液箱模块通过管道相连，所述燃料泵与所述内储液箱模块的连接管道上设置控制阀组；热交换器，与所述燃料泵管路连接；重整反应器，与所述热交换器管路连接，原料液经所述热交换器换热升温后进入所述重整反应器，所述重整反应器保持380℃
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420℃的重整反应温度；提纯器，与所述重整反应器管路连接，由所述重整反应器产生的富氢气体进入所述提纯器中进行提纯；甲烷化装置，与所述提纯器管路连接，经所述提纯器提纯出来的气体进入所述甲烷化装置，经所述甲烷化装置形成高纯氢气，高纯氢气经所述热交换器换热降温后进入所述氢燃料电池发电模块。3.根据权利要求2所述的氢能分布式电源发电系统，其特征在于，所述甲醇重整制氢模块还包括：燃烧室，与所述提纯器管路连接，所述提纯器提纯后的废气经限流阀进入所述燃烧室；鼓风机，与所述燃烧室相连，向所述燃烧室鼓入空气，燃烧加热所述重整反应器；所述重整反应器还设有筒式加热器进行通电加热。4.根据权利要求1至3中任一项所述的氢能分布式电源发电系统，其特征在于，所述氢能分布式电源主机还包括：氢气稳压模块，设在所述甲醇重整制氢模块与所述氢燃料电池发电模块之间，所述甲醇重整制氢模块制备的氢气经过所述氢气稳压模块稳压后送入所述氢燃料电池发电模块进行发电；所述氢气稳压模块包括：缓冲罐，所述缓冲罐与所述甲醇重整制氢模块管路相连，且在所述缓冲罐的前后管路上安装球阀；安装在所述缓冲罐之后的第一氢气调节阀、安装在所述氢燃料电池发电模块之前的第二氢气调节阀以及一端连接在所述第一氢气调节阀和所述第二氢气调节阀之间的连接管路上另一端连接到氢气储存罐的第三氢气调节阀；在所述第三氢气调节阀接入点的前后各安装一个氢气压力传感器，所述第一氢气调节阀、所述第二氢气调节阀、所述第三氢气调节阀和所述氢气压力传感器分别与系统控制模块相连。
5.根据权利要求4所述的氢能分布式电源发电系统，其特征在于，所述氢能分布式电源主机还包括：催化转化器，设置在所述燃烧室的上方，燃烧后的气体经过所述催化转化器进行催化转化后排放。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张清哲，雷建林，党志东，孙延乐，田宝亮，梁营营，陶志国，戚玉欣，苗建朋，贺胜民，宋立超，董祥国，张丁，
申请(专利权)人：德州新动能铁塔发电有限公司，
类型：发明
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