本发明专利技术公开了一种耦合燃料电池的太阳能跨季节储热联供系统及运行方法，包括太阳能集热循环回路、吸收式热泵供热回路和燃料电池放热回路。所述太阳能集热循环回路由平板型集热器、循环水泵和储热水体组成；所述吸收式热泵供热回路由发生器、吸收器、溶液换热器、冷凝器和蒸发器等组成；所述燃料电池放热回路由质子交换膜燃料电池、储热罐组成；所述储热罐将太阳能集热循环回路与吸收式热泵供热回路耦合在一起。本发明专利技术引入跨季节储热技术，有效解决了太阳能在时、空间上的供需不匹配问题，实现了太阳能“夏热冬用”和系统“零碳供热”的双重效果，显著提高太阳能利用率。本发明专利技术耦合燃料电池增强了系统的运行稳定性，并达到热、电联供的目的。供的目的。供的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种耦合燃料电池的太阳能跨季节储热联供系统及运行方法
[0001]本专利技术涉及太阳能储热联供
，具体涉及一种耦合燃料电池的太阳能跨季节储热联供系统及运行方法。
技术介绍
[0002]太阳能资源总量丰富、清洁且分布范围广泛，但太阳能存在能量密度低、不连续、利用率低和辐照量季节性差异大等问题。水体型太阳能跨季节储热技术是实现太阳能“夏热冬用”，解决太阳能在时、空间上的供需不匹配问题、推进太阳能连续利用和实现“零碳供热”的重要技术手段之一，同时利用吸收式热泵可降低进入太阳能集热器额供热回水温度，从而提高集热效率，一方面能够解决太阳能集热器在非采暖季的闲置问题，另一方面可以在复杂的天气情况下实现全天候供暖，从而提高太阳能供热的保证率。在分布式能源系统中，会存在氢燃料电池充放电过程中的热量未被利用现象。
技术实现思路
[0003]为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种耦合燃料电池的太阳能跨季节储热联供系统及运行方法，该系统包括太阳能集热循环回路、吸收式热泵供热回路和燃料电池放热回路。所述太阳能集热循环回路由平板型集热器、循环水泵和储热水体组成；所述吸收式热泵供热回路由发生器、吸收器、溶液换热器、冷凝器和蒸发器等组成；所述燃料电池放热回路由质子交换膜燃料电池、储热罐组成；所述储热罐将太阳能集热循环回路与吸收式热泵供热回路耦合在一起。该系统引入跨季节储热技术，有效解决了太阳能在时、空间上的供需不匹配问题，实现了太阳能“夏热冬用”和系统“零碳供热”的双重效果，显著提高太阳能利用率。耦合燃料电池增强了系统的运行稳定性，并达到热、电联供的目的。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种耦合燃料电池的太阳能跨季节储热联供系统，包括平板式太阳能集热器、储热水体、储热罐、聚光式太阳能集热器、第一循环水泵、第二循环水泵、第三循环水泵、第四循环水泵、流量调节阀、发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、升压泵、溶液换热器、第一节流阀、第二节流阀和氢燃料电池；
[0006]所述供热回水出口依次与储热水体低温水进口、蒸发器低温水进口、第一循环水泵进口、平板式太阳能集热器集热水进口和储热水体供热水进口之间通过管路相连接，构成集热循环回路，集热水在平板式太阳能集热器中吸收太阳能热；
[0007]所述储热水体供热水出口分为两路，一路依次与流量调节阀、储热罐低温水进口、第二循环水泵进口、聚光式太阳能集热器进口、储热罐高温流体进口、第三循环水泵进口和发生器驱动热源进口之间通过管路相连接，构成储热循环，另一路依次与第四循环水泵进口、吸收器供热水进口、冷凝器供热水进口和供热回水进口之间通过管路相连接；储热罐低温水出口与氢燃料电池冷却水进口之间通过管路相连接；氢燃料电池冷却水出口与储热罐
高温流体进口之间通过管路相连接；
[0008]所述吸收器稀溶液出口依次与升压泵进口、溶液换热器稀溶液进口、发生器稀溶液进口之间通过管路相连接；发生器浓溶液出口依次与溶液换热器浓溶液进口、第一节流阀进口、吸收器浓溶液进口之间通过管路相连接；发生器热泵循环工质出口依次与冷凝器热泵循环工质进口、第二节流阀进口、蒸发器热泵循环工质进口、吸收器热泵循环工质进口之间通过管路相连接，构成吸收式热泵循环。
[0009]本专利技术进一步的改进在于，所述储热水体采用倒梯形结构。
[0010]本专利技术进一步的改进在于，在储热水体底部、四周铺设有防渗材料并进行保温处理。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，储热水体的顶部设置有保温顶盖以防止水体热量散失。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，保温顶盖的保温材料采用耐高温高密度聚乙烯土工膜。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，所述平板太阳能集热器的集热水先流经蒸发器作为其低温热源，进一步降温后流回平板太阳能集热器。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，聚光式太阳能集热器采用导热油为传热介质将额外热量存储，集热温度范围为80
‑
250℃。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，氢燃料电池采用质子交换膜，在能量转换过程会产生高温热水，并提供电负荷，将二者耦合的热量作为吸收式热泵的驱动热源。
[0016]一种耦合燃料电池的太阳能跨季节储热联供系统的运行方法，所述储热水体的低温水经过第一循环水泵进入平板式集热器吸收热量，升温后流入储热水体，夏季可提供日常热水负荷，流量调节阀关闭，吸收式热泵和聚光式太阳能集热器停止运行；冬季采暖时，流量调节阀打开，储热罐中吸热介质经第二循环水泵进入聚光式太阳能集热器吸收热量作为吸收式热泵的驱动热源，然后进入储热罐将额外热量存储起来；吸收式热泵运行，储热水体的低温水进入蒸发器放热降温，进一步提高了集热效率，储热水体的供热回水经第四循环水泵依次通过吸收器和冷凝器吸收升温至供热温度；当太阳能热量不足时，氢燃料电池放电为用户提供电负荷，同时产生高温热水，此热量作为吸收式热泵的驱动热源，保证机组正常运行。
[0017]本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0018](1)本专利技术引入储热水体，保温材料采用耐高温高密度聚乙烯土工膜，很好解决了太阳能集热器在非采暖季闲置的问题，实现了“夏热冬用”的跨季节储热供热目的，显著提高了太阳能利用率。
[0019](2)本专利技术耦合质子交换膜燃料电池，在太阳能热量不足的情况下，通过放电过程产生高温热水，其热量作为吸收式热泵的驱动热源进一步提高了系统的运行稳定性，并实现系统的热、电联供。
[0020](3)本专利技术所述储热罐将太阳能集热循环回路与吸收式热泵供热回路耦合在一起，有效解决了太阳能在时、空间上的供需不匹配问题，并在运行过程中具有“零碳供能”的特点，氢燃料电池的引入使本专利技术可应用于具有储电装置的分布式能源系统，扩大了应用范围。
附图说明
[0021]图1为耦合燃料电池的太阳能跨季节储热联供系统原理图。
[0022]图2为储热水体结构图。
[0023]附图标记说明：
[0024]1、平板式太阳能集热器，2、储热水体，3、储热罐，4、聚光式太阳能集热器，5、第一循环水泵，6、第二循环水泵，7、第三循环水泵，8、第四循环水泵，9、流量调节阀，10、发生器，11、冷凝器，12、蒸发器，13、吸收器，14、升压泵，15、溶液换热器，16、第一节流阀，17、第二节流阀，18、氢燃料电池。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0026]如图1所示，本专利技术提出一种耦合燃料电池的太阳能跨季节储热联供系统，包括平板式太阳能集热器1、储热水体2、储热罐3、聚光式太阳能集热器4、第一循环水泵5、第二循环水泵6、第三循环水泵7、第四循环水泵8、流量调节阀9、发生器10、冷凝器11、蒸发器12、吸收器13、升压泵14、溶液换热器15、第一节流阀16、第二节流阀17和氢燃料电池18。
[0027]所述供热回水出口依次与储热水体2低温水进口、蒸发器12低温水本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种耦合燃料电池的太阳能跨季节储热联供系统，其特征在于，包括平板式太阳能集热器(1)、储热水体(2)、储热罐(3)、聚光式太阳能集热器(4)、第一循环水泵(5)、第二循环水泵(6)、第三循环水泵(7)、第四循环水泵(8)、流量调节阀(9)、发生器(10)、冷凝器(11)、蒸发器(12)、吸收器(13)、升压泵(14)、溶液换热器(15)、第一节流阀(16)、第二节流阀(17)和氢燃料电池(18)；所述供热回水出口依次与储热水体(2)低温水进口、蒸发器(12)低温水进口、第一循环水泵(5)进口、平板式太阳能集热器(1)集热水进口和储热水体(2)供热水进口之间通过管路相连接，构成集热循环回路，集热水在平板式太阳能集热器(1)中吸收太阳能热；所述储热水体(2)供热水出口分为两路，一路依次与流量调节阀(9)、储热罐(3)低温水进口、第二循环水泵(6)进口、聚光式太阳能集热器(4)进口、储热罐(3)高温流体进口、第三循环水泵(7)进口和发生器(10)驱动热源进口之间通过管路相连接，构成储热循环，另一路依次与第四循环水泵(8)进口、吸收器(13)供热水进口、冷凝器(11)供热水进口和供热回水进口之间通过管路相连接；储热罐(3)低温水出口与氢燃料电池冷却水进口之间通过管路相连接；氢燃料电池(18)冷却水出口与储热罐(3)高温流体进口之间通过管路相连接；所述吸收器(13)稀溶液出口依次与升压泵(14)进口、溶液换热器(15)稀溶液进口、发生器(10)稀溶液进口之间通过管路相连接；发生器(10)浓溶液出口依次与溶液换热器(15)浓溶液进口、第一节流阀(16)进口、吸收器(13)浓溶液进口之间通过管路相连接；发生器(10)热泵循环工质出口依次与冷凝器(11)热泵循环工质进口、第二节流阀(17)进口、蒸发器(12)热泵循环工质进口、吸收器(13)热泵循环工质进口之间通过管路相连接，构成吸收式热泵循环。2.根据权利要求1所述的一种耦合燃料电池的太阳能跨季节储热联供系统，其特征在于，所述储热水体(2)采用倒梯形结构。3.根据权利要求2所述的一种耦...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟嘉，薛志恒，刘磊，吴涛，徐征，何欣欣，郑少雄，王伟锋，赵杰，王慧青，孟勇，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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