基于电-氢-气转换的制-储-用一体的氢储能系统及方法技术方案

本发明专利技术属于压缩氢气储能技术领域，具体涉及一种基于电

【技术实现步骤摘要】
基于电
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氢
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气转换的制
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储
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用一体的氢储能系统及方法


[0001]本申请涉及压缩氢气储能
，具体涉及一种基于电
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氢
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气转换的制
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储
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用一体的氢储能系统及方法。

技术介绍

[0002]本专利技术对于
技术介绍
的描述属于与本专利技术相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本专利技术的
技术实现思路
，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本专利技术在首次提出申请的申请日的现有技术。
[0003]氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。氢储能是一种新型储能，能提高可再生能源消纳能力，且具备跨季节、跨地域的长时储能的能力，可在新型电力系统建设中发挥重要作用。
[0004]然而目前的氢储能的利用比较单一，且造成了资源的浪费。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的是提供一种基于电
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氢
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气转换的制
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储
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用一体的氢储能系统及方法，本专利技术的系统实现了电
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氢
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气转换和制
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储
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用一体化，充分利用资源。
[0006]一种基于电
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氢
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气转换的制
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储
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用一体的氢储能系统，包括：
[0007]制氢装置，所述的制氢装置为电解槽，所述的电解槽通过电解水输出氢气、氧气和第一热量；
[0008]氢燃料电池，所述的氢燃料电池与所述的制氢装置连接，所述的制氢装置为所述的氢燃料电池提供氧气，所述的氢燃料电池产生的水输送至所述的制氢装置；
[0009]压缩装置，所述的压缩装置与所述的制氢装置连接，将所述的制氢装置制备的氢气进行压缩；
[0010]储氢装置，与所述压缩装置连接，用于储存所述的压缩装置压缩后的氢气；
[0011]蓄热装置，所述的蓄热装置分别与所述的制氢装置、氢燃料电池和压缩装置连接，用于储存所述的制氢装置产生的第一热量、所述的氢燃料电池产生的第二热量和所述的压缩装置产生的第三热量；
[0012]膨胀装置，所述的膨胀装置分别与所述的蓄热装置、储氢装置和发电机连接，通过所述的蓄热装置提供能量加热所述的储氢装置中输送过来的氢气进行加热并为发电机提供动力；所述的膨胀装置与所述的氢燃料电池连接，为所述的氢燃料电池提供氢气；
[0013]电网，分别与所述的氢燃料电池、发电机和制氢装置连接，用于接收所述的氢燃料电池和发电机产生的电能并为所述的制氢装置提供电能；
[0014]低温储罐，所述的低温储罐用于存储与所述的压缩装置和膨胀装置换热产生的冷水。
[0015]进一步的，所述的电网连接有可再生能源发电装置。
[0016]进一步的，所述的压缩装置的电机由电网供电。
[0017]进一步的，压缩装置采用的压缩机为3级压缩，级间设置换热器，以水为换热介质。
[0018]进一步的，所述的膨胀装置采用的膨胀机为3级透平，膨胀机间设置再热器，以水为换热介质。
[0019]进一步的，还包括天然气管网，所述的天然气管网与所述的膨胀装置连接用于接收氢气。
[0020]一种基于电
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氢
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气转换的制
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储
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用一体的氢储能方法，采用上述的系统完成。
[0021]本专利技术实施例具有如下有益效果：
[0022]利用低谷期富余的可再生能源电力进行电解水制氢，将氢压缩进行储存起来。在用电高峰期时，储存起来的高压氢气推动发电机做工进行发电，并将电力并入电网。
[0023]膨胀机出口的氢气可用与氢燃料电池发电。用电高峰期，氢燃料电池装置可用制氢装置产生的氧气与氢气燃烧进行发电，并将电力并入电网，燃烧产生的水可再次输入制氢装置中用于电解水制氢。此外，氢气还可直接掺入天然气管网中，进行天然气管道掺氢输送及终端利用。
[0024]本专利技术的系统实现了电
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氢
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气转换和制
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储
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用一体化，充分利用资源。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例中一种基于电
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氢
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气转换的制
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储
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用一体的氢储能系统的结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例对本申请进行进一步的介绍。
[0027]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，在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。不同实施例之间可以替换或者合并组合，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施方式。
[0028]结合附图1，一种基于电
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氢
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气转换的制
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储
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用一体的氢储能系统，包括：
[0029]制氢装置1，所述的制氢装置1为电解槽，所述的电解槽通过电解水输出氢气、氧气和第一热量；利用可再生能源电力丰富地区的过剩电能驱动电解槽装置，进行电解水制氢。电解槽可为碱性电解槽或PEM电解槽；
[0030]氢燃料电池2，所述的氢燃料电池2与所述的制氢装置1连接，所述的制氢装置1为所述的氢燃料电池2提供氧气，所述的氢燃料电池2产生的水输送至所述的制氢装置1；
[0031]压缩装置3，所述的压缩装置3与所述的制氢装置1连接，将所述的制氢装置1制备的氢气进行压缩；利用电网电能驱动电动机，电动机驱动压缩机压缩氢气。压缩机设置为3级压缩，级间设置换热器，以水为换热介质，获取压缩氢气过程产生的热量，将热量储存在蓄热器中；
[0032]储氢装置4，与所述压缩装置3连接，用于储存所述的压缩装置压缩后的氢气；采用高压气态储氢。将压缩机增压后的高压氢气储存在高压储气瓶中。储气系统可为地下储气库、金属内胆纤维缠绕瓶、塑料内胆纤维缠绕瓶、碳纤缠绕气瓶；
[0033]蓄热装置5，所述的蓄热装置5分别与所述的制氢装置1、氢燃料电池2 和压缩装置
3连接，用于储存所述的制氢装置1产生的第一热量、所述的氢燃料电池2产生的第二热量和所述的压缩装置3产生的第三热量；
[0034]膨胀装置6，所述的膨胀装置6分别与所述的蓄热装置5、储氢装置4 和发电机8连接，通过所述的蓄热装置5提供能量加热所述的储氢装置4中输送过来的氢气进行加热并为发电机8提供动力；所述的膨胀装置6与所述的氢燃料电池2连接，为所述的氢燃料电池2提供氢气；释放储气装置中高压氢气，由于储氢装置里面的氢气温度过低，因此以热水为介质，采用储热器中的热量加热进入膨胀机的高压氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电
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氢
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气转换的制
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储
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用一体的氢储能系统，其特征在于，包括：制氢装置，所述的制氢装置为电解槽，所述的电解槽通过电解水输出氢气、氧气和第一热量；氢燃料电池，所述的氢燃料电池与所述的制氢装置连接，所述的制氢装置为所述的氢燃料电池提供氧气，所述的氢燃料电池产生的水输送至所述的制氢装置；压缩装置，所述的压缩装置与所述的制氢装置连接，将所述的制氢装置制备的氢气进行压缩；储氢装置，与所述压缩装置连接，用于储存所述的压缩装置压缩后的氢气；蓄热装置，所述的蓄热装置分别与所述的制氢装置、氢燃料电池和压缩装置连接，用于储存所述的制氢装置产生的第一热量、所述的氢燃料电池产生的第二热量和所述的压缩装置产生的第三热量；膨胀装置，所述的膨胀装置分别与所述的蓄热装置、储氢装置和发电机连接，通过所述的蓄热装置提供能量加热所述的储氢装置中输送过来的氢气进行加热并为发电机提供动力；所述的膨胀装置与所述的氢燃料电池连接，为所述的氢燃料电池提供氢气；电网，分别与所述的氢燃料电池、发电机和制氢装置连接，用于接收所述的氢燃料电池和发电机产生的电能并为所述的制氢装置提供电能；低温储罐，所述的低温储罐用于存储与所述的压缩装置和膨胀装置换热产生的冷水。2.根据权利要求1所述的基于电
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氢
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气转换的制
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储
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用一体的氢储能系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹权，王洪建，郑娜，吴荣，孙明烨，
申请(专利权)人：北京市煤气热力工程设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：