一种压缩空气储能耦合太阳能和地热能制氢的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种压缩空气储能耦合太阳能和地热能制氢的系统及方法，释能时储存的压缩热加热高压空气膨胀做功，提高了系统效率；太阳能、释能后未利用的压缩热进入有机朗肯循环。有机朗肯循环凝结热、电制氢产生气体携带的热量和储能系统排气余热为用户提供冷、热负荷，实现能量梯级利用，满足用户负荷多元性需求；电解水系统进水经地热单元加热，降低预热消耗的电能，且进水作用于搅拌器和出水时产生的涡旋使得电解水扰动增强，温度控制阀控制进出水动态调节水温，保证系统安全高效运行；释能后未利用的压缩热和太阳能转化为高品位化学能，提高系统利用率，解决传统制氢伴随着的碳排放问题，获得真正意义的绿氢。获得真正意义的绿氢。获得真正意义的绿氢。

【技术实现步骤摘要】
一种压缩空气储能耦合太阳能和地热能制氢的系统及方法


[0001]本专利技术属于压缩空气储能
，具体涉及一种压缩空气储能耦合太阳能和地热能制氢的系统及方法。

技术介绍

[0002]地热能，是一种分布广阔、储备量大、清洁环保、持续性强的优质可再生资源源。地热能分布以及储量而言，以中低温地热资源为主。太阳能，每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。氢能，是一种清洁、高效的可再生能源，是实现低碳目标的关键路径之一。获取氢能的主要方式为电解水制氢，传统意义上电制氢技术多来自于火电，对大气造成污染伴随着大量的碳排放，降低了制氢的经济性和环保性；生成氢气前，水预热过程电量的消耗，同时电制氢过程中，氢气和氧气部分会聚集在电极的周围，增加电极上的阻抗，减少电极与电解质的有效接触面积，影响了电解水的效率；电解水过程中热量不断积聚，导致温度过高，造成电极和隔膜的破坏，影响了电制氢的安全，进而影响了其的进一步发展。压缩空气储能技术通过将多余的电能转为空气压能储存，在用电高峰期释出高压空气膨胀做功发电，对可再生能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩空气储能耦合太阳能和地热能制氢的系统，其特征在于，多级压缩机组、储气罐(4)、多级膨胀机组、高温储热罐(33)、低温储热罐(28)、地热系统(19)、第一蒸发器(20)、蒸汽透平(21)、电解水系统(23)、凝汽器(29)以及太阳能系统(30)；多级膨胀机组连接发电机，多级压缩机组包括多级压缩机，每级压缩机出口设置换热器，多级膨胀机组包括多级膨胀机，每级膨胀机入口设置工质加热器；最高一级压缩机出口的换热器依次连接储气罐(4)和最高一级膨胀机入口前的工质加热器；低温储热罐(28)依次连接换热器、高温储热罐(33)和工质加热器，工质加热器的热侧出口连接低温储热罐(28)；最低一级膨胀机出口设置第一回热器(18)；太阳能系统(30)、第一蒸发器(20)、蒸汽透平(21)、凝汽器(29)依次连接，凝汽器(29)经循环水泵连接太阳能系统(30)；第一蒸发器(20)连接低温储热罐(28)；太阳能单元电能输出端连接电解水系统(23)，电解水系统(23)连接地热系统(19)，电解水系统(23)的气体出口设置第二回热器(24)，凝汽器(29)的出口依次连接第一回热器(18)、第二回热器(24)以及供热制冷单元。2.根据权利要求1所述的压缩空气储能耦合太阳能和地热能制氢的系统，其特征在于，太阳能系统(30)包括第一油泵(301)、第四闸阀(302)、第一太阳能集热器(303)、第二油泵(304)、第二太阳能集热器(305)、蓄热器(306)、第五闸阀(307)和第二蒸发器(308)，第一油泵(301)的出口依次连接第一太阳能集热器(303)和第二蒸发器(308)，第一油泵(301)的出口依次连接第四闸阀(302)、第二油泵(304)、蓄热器(306)、第五闸阀(307)和第二蒸发器(308)；第二太阳能集热器(305)连接第二油泵(304)，蓄热器(306)出口还连接第二太阳能集热器(305)；第二蒸发器(308)连接第一油泵(301)的入口。3.根据权利要求1所述的压缩空气储能耦合太阳能和地热能制氢的系统，其特征在于，地热单元包括依次连接的第二循环水泵(272)和地埋管系统(271)、储水箱(273)和温度控制阀(274)，温度控制阀(274)的出口连接电解水系统(23)；地埋管系统(271)中，由外到内依次为土壤(2711)、回填材料(2712)、深埋套管外管(2714)以及深埋套管内管(2715)，深埋套管外管上装有环形肋片(2713)；深埋套管内管(2715)外壁和深埋套管外管(2714)内壁分别有螺旋外螺纹、螺旋内螺纹；深埋套管内管(2715)由三层组成，其中中间层材料采用多空真空硅，其余两层材料为传统内管采用的PE。4.根据权利要求1所述的压缩空气储能耦合太阳能和地热能制氢的系统，其特征在于，电制氢单元包括电解水系统(23)、第二回热器(24)、氢储罐(25)和氧储罐(26)，电解水系统(23)的氢气出口和氧气出口均与第二回热器(24)连接，第二回热器(24)的热侧出口分别连接氢储罐(25)和氧储罐(26)，第二回热器(24)的冷侧连接第一回热器(18)和凝汽器(19)。5.根据权利要求1所述的压缩空气储能耦合太阳能和地热能制氢的系统，其特征在于，电解水系统(23)中设置阴极室和阳极室，阴极室和阳极室之间设置隔膜，阴极室中设置第一搅拌器(239)、阴极(231)和温度传感器(234)，阴极室上开设第一进水口(235)、第一出水口(237)以及氢气出口，第一出水口(237)处设置第一温度控制阀(243)；阳极室中设置阳极(232)和第二搅拌器(240)，阳极室开设第二进水口(236)、第二出水口(238)和氧气出口(242)，第二出水口(238)处设置第二温度控制阀(244)，第一出水口(237)和第二出水口(238)为漏斗形，阴极(231)和阳极(232)连接第二发电机的电能输出端，电解水系统(23)的入口处设置第三温度控制阀(274)，温度传感器(234)、第一温度控制阀(243)、第二温度控
制阀(244)以及第三温度控制阀(274)连接控制中心。6.根据权利要求1所述的压缩空气储能耦合太阳能和地热能制氢的系统，其特征在于，供热制冷单元包括溴化锂吸收式制冷机(14)和板式换热器(15)，溴化锂吸收式制冷机(14)、板式换热器(15)均与第二回热器(24)连接；溴化锂吸收式制冷机(14)包括依次连接的发生器(141)、冷凝器(142)、第三节流阀(143)、第三蒸发器(144)、吸收室(145)和液体泵(146)，液体泵(146)连接发生器(141)，吸收室(145)经第四节流阀(147)连接发生器(141)，发生器(141)连接第二回热器(24)，第三蒸发器(144)向外部提供冷量。7.根据权利要求1所述的压缩空气储能耦合太阳能和地热能制氢的系统，其特征在于，多级压缩机组包括低压级压缩机(2)和高压级压缩机(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王焕然，张文龙，张宇飞，金鹏，杜峻宇，宋曜光，王海洋，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：