一种氢能分布式热电联产系统及运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种氢能分布式热电联产系统，包括制氢系统和燃料电池系统，所述制氢系统提供的氢气通入所述燃料电池系统，氢离子穿过所述燃料电池系统中的燃料电池到达阴极，电子则通过外电路到达阴极，电子在外电路形成电流，通过连接线连接向负载输出电能；所述燃料电池另一端，氧气或空气通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂作用下，氧与氢离子及电子发生反应生成水；所述燃料电池形成的水和热通过预热回收管道连接着热水水箱，所述热水水箱向管网内提供温水；所述制氢系统包括天然气制氢系统和电解水制氢系统两部分，所述天然气制氢系统和电解水制氢系统产生的氢气经过所述燃料电池再利用。燃料电池再利用。燃料电池再利用。

【技术实现步骤摘要】
一种氢能分布式热电联产系统及运行方法


[0001]本专利技术涉及热电联产
，具体涉及一种氢能分布式热电联产系统及运行方法。

技术介绍

[0002]热电联供系统，是分布式能源发展的主要方向和形式，也是世界第二代能源技术发展的重要方向之一。它是一种建立在能量梯级利用基础上的综合产、用能系统，分散在用户端附近，而现有的热电联产系统通过火力发电再通过各种余热利用设备对余热进行回收利用，但是通过火力发电(燃气轮机)形成的综合产、用能系统时，其工作状态使用的燃料污染环境，且对能源消耗大，在形成热电联产系统的同时，同时也产生能源污染，需要进行整改，耗费的资金量大，劳民伤财，鉴于上述因素，为了实现更高能源利用率、更低能源成本、更高供能安全性以及更好环保性能等多功能目标。
[0003]鉴于上述因素，特别提出一种氢能分布式热电联产系统符合当前能源、环境协调发展的总趋势。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种氢能分布式热电联产系统及运行方法，本专利技术通过天然气制氢系统和电解水制氢系统联合制氢，为燃料电池提供相应的燃料氢气，节能环保，且通过本专利技术的系统产生的电能提供给系统自用；本专利技术产生的电能分为两种一种为直流供电，一种为交流供电，在使用状态下能够为供电区提供不同的电力输出。
[0005]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现：一种氢能分布式热电联产系统，包括制氢系统和燃料电池系统，所述制氢系统提供的氢气通入所述燃料电池系统，氢离子穿过所述燃料电池系统中的燃料电池到达阴极，电子则通过外电路到达阴极，电子在外电路形成电流，通过连接线连接向负载输出电能；
[0006]所述燃料电池另一端，氧气或空气通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂作用下，氧与氢离子及电子发生反应生成水；
[0007]所述燃料电池形成的水和热通过预热回收管道连接着热水水箱，所述热水水箱向管网内提供温水；
[0008]所述燃料电池输出的电能通过连接线连接着逆变器，所述逆变器提供直流或是交流电；
[0009]所述制氢系统包括天然气制氢系统和电解水制氢系统两部分，所述天然气制氢系统和电解水制氢系统产生的氢气经过所述燃料电池再利用。
[0010]进一步地，所述天然气制氢系统包括脱硫器、水汽蒸发器、重整反应器、氢气净化提纯装置，所述脱硫器接收提供的天然气，经过脱硫器处理后通过连接管与所述重整反应器连接，所述重整反应器通过连接管与所述氢气净化提纯装置；
[0011]所述重整反应器为天然气重整反应器，所述氢气净化提纯装置采用MDP氢气纯化
系统。
[0012]进一步地，所述脱硫器、重整反应器、氢气净化提纯装置通过连接管道连接着空气管道；
[0013]经所述脱硫器的天然气与所述水汽蒸发生器在所述重整反应器内混合；
[0014]所述重整反应器、氢气净化提纯装置通过连接管道与所述水汽蒸发生器连接。
[0015]进一步地，所述重整反应器、氢气净化提纯装置通过连接管道与所述燃料电池系统内设置的热水水箱连接，所述热水水箱通过管道泵连接管道至供水区。
[0016]进一步地，所述燃料电池产生的热量通过余热回收管道与所述热水水箱连接；
[0017]所述燃料电池的输出电能通过逆变器输送至用电区。
[0018]进一步地，所述电解水制氢系统包括光伏电站和风力电站，所述光伏电站和风力电站产生的电能通过连接线输送至储能电池内，所述储能电池通过连接线与所述天然气制氢系统内的重整反应器、氢气净化提纯装置电性连接；
[0019]所述储能电池通过连接线连接着DC/DC提供直流供电48/24V。
[0020]进一步地，所述储能电池通过连接线连接着DC/AC逆变器，所述DC/AC逆变器通过连接线电性连接着电解水制氢/氧装置；
[0021]所述电解水制氢/氧装置的氢气口通过管道连接着所述燃料电池；
[0022]所述电解水制氢/氧装置的氢气口通过管道连接着所述氢气净化提纯装置。
[0023]进一步地，所述储能电池输出的电能通过DC/AC逆变器形成220/380V交流供电。
[0024]进一步地，所述电解水制氢/氧装置的氧气口通过管道连接着外置的储氧设备。
[0025]一种氢能分布式热电联产系统运行方法，包括如下步骤；
[0026]第一步；通过制氢系统中的天然气制氢系统将天然气经过经过脱硫器处理后通过连接管与输送至所述重整反应器，在所述重整反应器中通过所述水汽蒸发生器形成的蒸汽混合；
[0027]第二步，在第一步混合后的天然气通过连接管输送至氢气净化提纯装置中进行提纯处理；
[0028]第三步，提出处理后的燃料氢气通过连接管进入至燃料电池内，与此同时通过空气连接管到输送空气至燃料电池内，所述燃料电池形成水和热；
[0029]第四步，第三步中所述燃料电池产生的热量通过余热回收管道与所述热水水箱连接；
[0030]所述燃料电池的输出电能通过逆变器输送至用电区；
[0031]第五步，重整反应器、氢气净化提纯装置通过余热管道与所述燃料电池系统内设置的热水水箱连接，利用重整反应器、氢气净化提纯装置产生的余热给所述热水水箱供热；
[0032]第六步，重整反应器、氢气净化提纯装置通过余热管道与水汽蒸发生器连接，为水汽蒸发生器提供循环热量；
[0033]第七步，制氢系统中的电解水制氢系统将产生的光伏电站和风力电站产生的电能输送至储能电池内，储能电池一部分通过DC/AC逆变器供电给所述电解水制氢/氧装置，利用所述电解水制氢/氧装置产生氢气及氧气；
[0034]第八步，电解水制氢/氧装置的氢气口通过管道连接着所述燃料电池，为所述燃料电池提供燃料氢气形成水和热量；
[0035]同时所述电解水制氢/氧装置的氢气口通过管道连接着所述氢气净化提纯装置进行提纯再利用，此部分提纯氢气通过所述氢气净化提纯装置提纯后存储利用。
[0036]第九步，所述光伏电站和风力电站产生的电能输送至储能电池后经过DC/DC直接产生直流供电48/24V；
[0037]第十步，所述光伏电站和风力电站产生的电能输送至储能电池一部分经过DC/AC逆变器为所述重整反应器、氢气净化提纯装置供电。
[0038]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0039]本专利技术提供一种氢能分布式热电联产系统，通过制氢系统提供的氢气通入所述燃料电池系统，氢离子穿过所述燃料电池系统中的燃料电池到达阴极，电子则通过外电路到达阴极，电子在外电路形成电流，通过连接线连接向负载输出电能；
[0040]所述燃料电池另一端，氧气或空气通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂作用下，氧与氢离子及电子发生反应生成水；
[0041]所述燃料电池形成的水和热通过预热回收管道连接着热水水箱，热水水箱向管网内提供温水；
[0042]燃料电池输出的电能通过连接线连接着逆变器，所述逆变器提供直流或是交流电；
[0043]所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢能分布式热电联产系统，其特征在于：包括制氢系统(1)和燃料电池系统(2)，所述制氢系统(1)提供的氢气通入所述燃料电池系统(2)，氢离子穿过所述燃料电池系统(2)中的燃料电池(8)到达阴极，电子则通过外电路到达阴极，电子在外电路形成电流，通过连接线连接向负载输出电能；所述燃料电池另一端，氧气或空气通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂作用下，氧与氢离子及电子发生反应生成水；所述燃料电池(8)形成的水和热通过预热回收管道连接着热水水箱(10)，所述热水水箱向管网内提供温水；所述燃料电池(8)输出的电能通过连接线连接着逆变器，所述逆变器提供直流或是交流电；所述制氢系统(1)包括天然气制氢系统(3)和电解水制氢系统(4)两部分，所述天然气制氢系统(3)和电解水制氢系统(4)产生的氢气经过所述燃料电池(8)再利用。2.根据权利要求1所述的一种氢能分布式热电联产系统，其特征在于：所述天然气制氢系统(3)包括脱硫器(3
‑
1)、水汽蒸发器(5)、重整反应器(6)、氢气净化提纯装置(7)，所述脱硫器(3
‑
1)接收提供的天然气，经过脱硫器(3
‑
1)处理后通过连接管与所述重整反应器(6)连接，所述重整反应器(6)通过连接管与所述氢气净化提纯装置(7)；所述重整反应器(6)为天然气重整反应器，所述氢气净化提纯装置(7)采用MDP氢气纯化系统。3.根据权利要求2所述的一种氢能分布式热电联产系统，其特征在于：所述脱硫器(3
‑
1)、重整反应器(6)、氢气净化提纯装置(7)通过连接管道连接着空气管道；经所述脱硫器(3
‑
1)的天然气与所述水汽蒸发生器(5)在所述重整反应器(6)内混合；所述重整反应器(6)、氢气净化提纯装置(7)通过连接管道与所述水汽蒸发生器(5)连接。4.根据权利要求3所述的一种氢能分布式热电联产系统，其特征在于：所述重整反应器(6)、氢气净化提纯装置(7)通过连接管道与所述燃料电池系统(2)内设置的热水水箱(10)连接，所述热水水箱(10)通过管道泵连接管道至供水区。5.根据权利要求4所述的一种氢能分布式热电联产系统，其特征在于：所述燃料电池(8)产生的热量通过余热回收管道与所述热水水箱(10)连接；所述燃料电池(8)的输出电能通过逆变器(9)输送至用电区(11)。6.根据权利要求2所述的一种氢能分布式热电联产系统，其特征在于：所述电解水制氢系统(4)包括光伏电站(13)和风力电站(14)，所述光伏电站(13)和风力电站(14)产生的电能通过连接线输送至储能电池(15)内，所述储能电池(15)通过连接线与所述天然气制氢系统(3)内的重整反应器(6)、氢气净化提纯装置(7)电性连接；所述储能电池(15)通过连接线连接着DC/DC(16)提供直流供电48/24V。7.根据权利要求6所述的一种氢能分布式热电联产系...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹斌，陶志国，亓立刚，丁悦香，刘博，
申请(专利权)人：青岛德润瑞祥新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：