一种氢储能电站系统技术方案

本发明专利技术涉及一种氢储能电站系统。该系统中电解水制氢系统、发电系统、制氢辅助系统、热回收系统、散热系统、制冷系统、供/补水系统、控制系统以及储氢系统置于同一车间，且车间采用防爆屋顶；电解水制氢系统采用质子交换膜电解槽；电解制氢系统的电能输入为光伏发电系统和市电的并网母线；储氢系统与发电系统连接；发电系统用于根据氢气发电，并将产生的电能通过逆变升压装置并入母线；储氢系统和电解水制氢系统用防爆墙进行隔离；热回收系统、散热系统、制冷系统以及供/补水系统均与电解水制氢系统连接；控制系统分别与电解水制氢系统和发电系统连接。本发明专利技术能够减少氢储能电站系统的面积和成本，提高氢储能电站系统的安全性。提高氢储能电站系统的安全性。提高氢储能电站系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种氢储能电站系统


[0001]本专利技术涉及能源系统领域，特别是涉及一种氢储能电站系统。

技术介绍

[0002]氢能作为一种清洁、高效的无碳能源，是发展高效清洁能源、构建低碳高效的能源体系的重要组成部分。国际上，欧美日先后制定了发展氢能的国家规划，目前已经有相当规模的氢能示范应用，正在向规模化、商业化迈进。把电解槽与电网相连，利用可再生能源产生的电力把水分解成氢气和氧气，氢气可被储存并随后被用于燃料电池中发电。但是氢储能电站并未标准化和规范化，国内并没有一个针对氢储能电站的主要设备设置的技术标准。传统电站的难点包括：(1)储氢罐、电解槽和燃料电池属于涉氢设备，为保证安全，通常会各自独立，分开布置，增加了整站的面积，提高了应用成本；(2)传统布局中，电化学储能电站通常将电池放于电池仓内，电池仓放置于室外，受腐蚀和温度的影响较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种氢储能电站系统，能够减少氢储能电站系统的面积和成本，提高氢储能电站系统的安全性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种氢储能电站系统，包括：电解水制氢系统、发电系统、制氢辅助系统、热回收系统、散热系统、制冷系统、供/补水系统、控制系统、储氢系统以及光伏发电系统；
[0006]所述电解水制氢系统、发电系统、制氢辅助系统、热回收系统、散热系统、制冷系统、供/补水系统、控制系统以及储氢系统置于同一车间，且所述车间采用防爆屋顶；
[0007]所述电解水制氢系统采用质子交换膜电解槽；所述电解制氢系统的电能输入为所述光伏发电系统和市电的并网母线；所述电解水制氢系统将电能转换为氢气，通过所述制氢辅助系统进入所述储氢系统；
[0008]所述储氢系统与所述发电系统连接；所述发电系统用于根据氢气发电，并将产生的电能通过逆变升压装置并入母线；
[0009]所述发电系统、控制间电源间和所述电解水制氢系统用防爆墙进行隔离；
[0010]所述热回收系统、散热系统、制冷系统以及供/补水系统均与所述电解水制氢系统和发电系统连接；
[0011]所述控制系统分别与所述电解水制氢系统和所述发电系统连接。
[0012]可选地，所述电解水制氢系统包括：4个并联的250kW的质子交换膜电解槽。
[0013]可选地，所述发电系统包括：6组并联的质子交换膜燃料电池。
[0014]可选地，所述制氢辅助系统包括：氢分离器、补水泵、高压水泵、离子交换柱、换热器以及冷水机；
[0015]所述氢分离器、补水泵、高压水泵、离子交换柱、换热器以及冷水机均设置在一个集装箱内。
[0016]可选地，所述散热系统包括：两个并联冷却水塔。
[0017]可选地，所述制冷系统包括：冷水机、水泵和连接管道。
[0018]可选地，所述控制系统包括：上位机、ECU主控制器、气体处理PLC、人机界面HMI、底层传感器以及执行结构。
[0019]可选地，所述储氢系统包括：氢气储瓶。
[0020]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0021]本专利技术所提供的一种氢储能电站系统，整个氢储能电站系统化为10个部分，每个部分相互配合，实现了包含了制氢，储氢，发电、热量回收的氢能全链条生产利用技术。关键部件采用防爆墙进行隔离，同时采用防爆屋顶和全屋防爆电器，缩小爆炸危险区范围，实现了氢储能电站的安全，紧凑化布局方案设计。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术所提供的一种氢储能电站系统结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术的目的是提供一种氢储能电站系统，能够减少氢储能电站系统的面积和成本，提高氢储能电站系统的安全性。
[0026]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0027]图1为本专利技术所提供的一种氢储能电站系统结构示意图，如图1所示，本专利技术所提供的一种氢储能电站系统，包括：电解水制氢系统、发电系统、制氢辅助系统、热回收系统、散热系统、制冷系统、供/补水系统、控制系统、储氢系统以及光伏发电系统；
[0028]所述电解水制氢系统、发电系统、制氢辅助系统、热回收系统、散热系统、制冷系统、供/补水系统、控制系统以及储氢系统置于同一车间，且所述车间采用防爆屋顶；
[0029]所述电解水制氢系统采用质子交换膜电解槽；所述电解制氢系统的电能输入为所述光伏发电系统和市电的并网母线；所述电解水制氢系统将电能转换为氢气，通过所述制氢辅助系统进入所述储氢系统；
[0030]所述储氢系统与所述发电系统连接；所述发电系统用于根据氢气发电，并将产生的电能通过逆变升压装置并入母线；
[0031]所述发电系统、控制间电源间和所述电解水制氢系统用防爆墙进行隔离；
[0032]所述热回收系统、散热系统、制冷系统以及供/补水系统均与所述电解水制氢系统
连接；
[0033]所述控制系统分别与所述电解水制氢系统和所述发电系统连接。
[0034]所述电解水制氢系统包括：4个并联的250kW的质子交换膜电解槽。相比较碱性电解槽，相同功率下，PEM电解槽更加小型化，效率更高。制氢系统电解槽产气量为220Nm3/h，氢气输出压力为3.2MPa。电解槽工作温度为65～70℃，循环水进入电解槽的入口温度应该为60℃。氢气纯度目标为不低于99.995％。制氢系统用水应为去离子水或纯净水，水的电阻率大于15MΩ.cm。制氢系统采用固体聚合物电解制氢设备产生氢气，额定产氢量为220Nm3/h。制氢系统主要包含电解槽、制氢/氧气系统、水系统、气体净化系统和控制系统。
[0035]作为一个具体的实施例，单个250kW的质子交换膜电解槽关键性能参数：额定产氢量为55Nm3/h，电解槽电压效率为≥74％@0.8A/cm2。该部件为整个制氢系统的心脏，在工作过程中，水分子在电解槽的阳极被分解为氧和H
+
，H
+
和水分子结合成H3O
+
，在电场作用下穿过薄膜到达阴极，在阴极生成氢气，在阳极生成氧气。
[0036]所述发电系统包括：6组并联的质子交换膜燃料电池。通过将6组质子交换膜燃料电池并联，统一供气，集中组装，并通过防爆墙与电解槽隔离，将整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢储能电站系统，其特征在于，包括：电解水制氢系统、发电系统、制氢辅助系统、热回收系统、散热系统、制冷系统、供/补水系统、控制系统、储氢系统以及光伏发电系统；所述电解水制氢系统、发电系统、制氢辅助系统、热回收系统、散热系统、制冷系统、供/补水系统、控制系统以及储氢系统置于同一车间，且所述车间采用防爆屋顶；所述电解水制氢系统采用质子交换膜电解槽；所述电解制氢系统的电能输入为所述光伏发电系统和市电的并网母线；所述电解水制氢系统将电能转换为氢气，通过所述制氢辅助系统进入所述储氢系统；所述储氢系统与所述发电系统连接；所述发电系统用于根据氢气发电，并将产生的电能通过逆变升压装置并入母线；所述发电系统、控制间电源间和所述电解水制氢系统用防爆墙进行隔离；所述热回收系统、散热系统、制冷系统以及供/补水系统均与所述电解水制氢系统和发电系统连接；所述控制系统分别与所述电解水制氢系统和所述发电系统连接。2.根据权利要求1所述的一种氢储能电站系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕越，陈安伟，谢恒，王缔，缪春辉，赵骞，方振邦，张洁，孙思嘉，张健，程翔，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：