一种氢基冷热电三联供储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种氢基冷热电三联供储能系统，所述系统包括储氢回路、储热回路、热发电回路、氢基冷热电三联供回路。本发明专利技术系统的工作过程包括储氢过程、储热过程和冷热电三联供过程。本发明专利技术可以在新能源发电出力充足的时段消耗电能储氢，在需要用能的时段提供电能、热能、制冷。本发明专利技术系统可以实现电网调峰的功能，减少可再生机组装机规模剧增带来的大量弃风、弃光；为居民生活和工业生产供电、供蒸汽、供冷，保证社会民生，减少天然气和化石燃料的使用，降低碳排放。降低碳排放。降低碳排放。

【技术实现步骤摘要】
一种氢基冷热电三联供储能系统


[0001]本专利技术涉及一种与电网连接的储能及冷、热、电三联供系统，尤其涉及一种氢基冷热电三联供储能系统。

技术介绍

[0002]由于国际社会对能源、气候与环境的重视，中国政府已承诺，到2030年单位GDP的二氧化碳排放量比2005年下降60％～65％。在此背景下，风电、光电等可再生能源在未来将更大规模地发展。然而，风电、光电等可再生能源发电具有波动性，新能源发电规模大幅度发展会导致弃风、弃光现象愈加严重，造成了能源浪费，给电网调峰带来了困难。在可再生发电充足的时段利用可再生电力电解水制氢，进而进一步消耗大量电能将氢气冷却压缩进行存储是重要的储能方法，在这个过程中，电能被同时以物质、冷量、压力的形式保存在氢气中。然而传统对氢能的利用侧重在对氢气本身利用的物质方面，缺乏对其内部冷量和压力的综合应用，造成了能量的浪费。同时工业园区内有多重参数参差不齐、排放时机不确定的低温热源，利用困难大，需要开发新型的低温储热技术。传统储能方法通常只能对外供应电能，无法满足用户复杂的冷、热、电、气用能需求。因此，开发一种可以综合利用储氢过程中的物质和能量的储能系统，实现热电冷三联供，具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种能够实现冷热电三联供的储氢系统，以克服现有技术对氢能利用效率较低，无法实现冷热电三联供的问题，本专利技术能够利用储热、储氢、一次发电装置、二次发电装置、多种用氢装置实现了氢能的梯级利用，多元化利用。
[0004]为达到现上述目的，本专利技术的一种氢基冷热电三联供储能系统，包括储氢回路、热发电回路、氢基冷热电三联供回路。
[0005]储氢回路包括：制氢装置、氢气液化装置、低温储氢罐；
[0006]制氢装置的氢气输出与氢气液化装置入口相接，氢气液化装置出口与低温储氢罐入口相接。
[0007]储热回路包括：废热源、储热罐；储热罐内设置有充电换热器、放电换热器和相变蓄热材料。
[0008]废热源与储热罐内充电换热器通过管道连接构成回路，回路内有来自废热源的热工质流。
[0009]热发电回路包括储热罐、一次发电装置、热工质泵、一次换热器；
[0010]储热罐的放电换热器出口与发电装置入口相接，发电装置出口与一次换热器热侧入口相接，一次换热器热侧出口与热工质泵入口相接，热工质泵出口与储热罐的放电换热器入口相接。各个部分通过热发电管路相连接，管路内有热发电工质。
[0011]氢基冷热电三联供回路包括低温储氢罐、一次换热器、二次发电装置、二次换热器、氢燃料电池、氢气
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蒸汽联合循环系统、供冷装置；其中，氢气
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蒸汽联合循环系统内有燃
氢气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统和抽蒸汽管道；其中，供冷装置内有冷工质和冷工质泵；
[0012]低温储氢罐出口与一次换热器冷侧入口相接，一次换热器冷侧出口与二次发电装置相接，二次发电装置出口与二次换热器冷侧入口相接，二次换热器冷侧出口与氢燃料电池和氢气
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蒸汽联合循环系统相接，二次换热器热侧与供冷装置相接组成回路。
[0013]本专利技术所述的一种氢基冷热电三联供储能系统的工作过程包括储氢过程、储热过程、冷热电三联供过程，三个过程可分别独立运行。
[0014]所述系统可根据用户需求，通过调节一次发电装置、二次发电装置、供冷装置、氢燃料电池、氢气
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蒸汽联合循环系统中各组件的功率，按照不同的比例向外界提供电能、热能和制冷。其中，某些组件的功率根据需要可以调节为零。
[0015]所述热发电回路内的热发电工质为氨气或CO2等工质。所述热发电回路中采用超低温液氢作为冷源，提高了发电过程的热机效率。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：
[0017]在可再生电力供应充足的时段，本系统的储氢过程工作，制氢装置消耗可再生电能进行电解水制氢，同时氢气液化装置进一步消耗可再生电能将氢气冷却和加压，实现储氢同时能高效储电。储热过程在工业余热等废热丰富的时段工作，将废热源的热量存储在储热罐的相变蓄热材料中。冷热电三联供过程在负荷高峰时段工作，根据用户需求，同时或者分别，或者按照不同的比例，通过二次换热器、氢燃料电池、氢气
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蒸汽联合循环系统、供冷装置等利用氢能向外界提供电能、热能和制冷。本系统既可以储热、储氢，又可以对外提供冷、热、电三联供。本系统的储氢过程、储热过程、冷热电三联供过程可以分别独立运行，并且冷热电三联供过程可以根据用户需求，按照不同的比例向外界提供电能、热能和制冷，所以本系统具有运行灵活的优点。本系统不仅通过多个装置、多个环节对储氢过程中的能量和物质实现了梯级利用，还通过储热罐回收了废热源的热量，因此本系统具有可以利用工业废热、储能效率高、可以同时供应电能、制冷、蒸汽的特点。由于这些特点，本系统可以实现电网调峰的功能，减少可再生机组装机规模剧增带来的大量弃风、弃光；为居民生活和工业生产供电、供蒸汽、供冷，保证社会民生，减少天然气和化石燃料的使用，降低碳排放。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的一种氢基冷热电三联供储能系统构成原理图。其中，1为制氢装置，2为氢气冷却装置，3为氢气压缩装置，15为氢气液化装置，4为低温储氢罐，5为一次换热器，6为热工质泵，7为储热罐，8为废热源，9为一次发电装置，10为二次发电装置，11为二次换热器，12为供冷装置，13为氢燃料电池，14为氢气
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蒸汽联合循环系统。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0020]参考图1，本专利技术所述的一种氢基冷热电三联供储能系统，包括储氢回路、储热回路、热发电回路、氢基冷热电三联供回路。储氢回路包括：制氢装置1、氢气液化装置15、低温储氢罐4；制氢装置1的氢气输出与氢气液化装置15入口相接，氢气液化装置15出口与低温储氢罐4入口相接。其中氢气液化装置15包括氢气冷却装置2及氢气压缩装置3。
[0021]储热回路包括：废热源8、储热罐7；储热罐7内设置有充电换热器、放电换热器和相变蓄热材料。废热源与储热罐内充电换热器通过管道连接构成回路，回路内有来自废热源的热工质流。
[0022]热发电回路包括储热罐7、一次发电装置9、热工质泵6、一次换热器5；热发电回路内有热发电工质；储热罐7的放电换热器出口与一次发电装置9入口相接，一次发电装置9出口与一次换热器5热侧入口相接，一次换热器5热侧出口与热工质泵6入口相接，热工质泵6出口与储热罐7的放电换热器入口相接。
[0023]氢基冷热电三联供回路包括低温储氢罐4、一次换热器5、二次发电装置10、二次换热器11、氢燃料电池13、氢气
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蒸汽联合循环系统14、供冷装置12；其中，氢气
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蒸汽联合循环系统14内有燃氢气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统和抽蒸汽管道；供冷装置12内有冷工质和冷工质泵；
[0024]低温储氢罐4出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢基冷热电三联供储能系统，其特征在于：包括制氢装置，氢气液化装置，低温储氢罐，一次换热器，热工质泵，储热罐，废热源，一次发电装置，二次发电装置，二次换热器，供冷装置，氢燃料电池和氢气
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蒸汽联合循环系统；所述制氢装置、氢气液化装置和低温储氢罐形成储氢回路；其中氢气液化装置包括氢气冷却装置及氢气压缩装置；制氢装置的氢气输出与氢气液化装置入口相接，氢气液化装置出口与低温储氢罐入口相接；所述的废热源和储热罐形成储热回路；其中，储热罐内设置有充电换热器、放电换热器和相变蓄热材料；废热源与储热罐内的充电换热器通过管道连接构成回路，回路内有来自废热源的热工质流；所述储热罐、一次发电装置、热工质泵和一次换热器形成热发电回路；储热罐的放电换热器出口与一次发电装置入口相接，一次发电装置出口与一次换热器热侧入口相接，一次换热器热侧出口与热工质泵入口相接，热工质泵出口与储热罐的放电换热器入口相接，一次换热器冷侧入口与低温储氢罐出口相接，各个部分通过管路相连接，管路内有热发电工质；所述低温储氢罐、一次换热器、二次发电装置、二次换热器、氢燃料电池、氢气
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蒸汽联合循环系统和供冷装置形成氢基冷热电三联供回路；其中，所述氢气
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蒸汽联合循环系统内有燃氢气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统和抽蒸汽管道；所述供冷装置内有冷工质和冷工质泵；低温储氢罐出口与一次换热器冷侧入口相接，一次换热器冷侧出口与二次发电装置相接，二次发电装置出口与二次换热器冷侧入口相接，二次换热器冷侧出口与氢燃料电池和氢气
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蒸汽联合循环系统相接，二次换热器热侧与供冷装置相接组成回路；所述系统的工作过程包括储氢过程、储热过程和冷热电三联供过程，三个过程可分别独立运行；所述储氢回路在可再生电力供应充足的时段运行，用于实现储氢过程；所述储热回路在工业废热丰富的时段运行，用于实现储热过程；所述热发电回路和氢基冷热电三联供回路在用户大量需要冷、热、电的时段运行，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟崴，孙鹏，林小杰，吴燕玲，
申请(专利权)人：浙江大学嘉兴研究院，
类型：发明
国别省市：