一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于RSOC的多能互补建筑分布式供能系统及其运行方法


[0001]本专利技术属于建筑清洁能源分布式供能
，特别涉及一种基于可逆固体氧化物电池
(Reversible Solid Oxide Cell
，
RSOC)
的太阳能
‑
氢能互补建筑分布式供能系统及其运行方法
。

技术介绍

[0002]建筑作为社会耗能三大领域之一，具有巨大的节能减排潜力
。
不断提高可再生能源在建筑能源系统中的比重，最终实现对化石能源的替代，是建筑领域的必然发展趋势
。
然而，建筑负荷随气象参数实时变化，具有波动性，同时可再生能源具有间歇性与随机性，引入高比例的可再生能源为建筑供能产生严重的弃电现象
。
因此，亟需探索一种高效清洁的能源利用模式，既能满足建筑波动用能需求，又可以实现储能，吸收系统额外产出能量或弥补系统供能不足，有效提高系统供能可靠性与能源利用效率
。
[0003]可逆固体氧化物电池
(Reversible Solid本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于可逆固体氧化物电池
(Reversible Solid Oxide Cell
，
RSOC)
的多能互补建筑分布式供能系统，其特征在于，包括制氢模式原料供给模块
(1)、
发电模式原料供给模块
(2)、RSOC
能量转换模块
(3)、
光伏模块
(4)、
模式识别控制模块
(5)、
建筑供电模块
(6)
和建筑供热模块
(7)
，所述制氢模式原料供给模块
(1)
中耦合太阳能集热器
(13)
；所述制氢模式原料供给模块
(1)
与发电模式原料供给模块
(2)
以所述
RSOC
能量转换模块
(3)
为共同能量转换装置相连接，所述
RSOC
能量转换模块
(3)
可在固体氧化物电解池
(Solid Oxide Electrolysis Cell
，
SOEC)
模式即制氢模式与固体氧化物燃料电池
(Solid Oxide Fuel Cell
，
SOFC)
模式即发电模式下交替运行；当太阳能充足时，所述
RSOC
能量转换模块
(3)
在
SOEC
模式下运行，联合所述光伏模块
(4)
实现满足建筑电负荷以外的多余太阳能光伏电力制氢储能，所述制氢模式原料供给模块
(1)
为所述
RSOC
能量转换模块
(3)
供给水蒸气；当太阳能不足时，所述
RSOC
能量转换模块
(3)
在
SOFC
模式下运行，实现燃料电池补充发电供能，与太阳能光伏电力共同满足建筑电负荷，所述发电模式原料供给模块
(2)
为所述
RSOC
能量转换模块
(3)
供给燃料氢气；其中：发电模式原料供给模块
(2)
供给到所述
RSOC
能量转换模块
(3)
在
SOFC
模式下所需的燃料氢气，是所述
RSOC
能量转换模块
(3)
在
SOEC
模式下由所述光伏模块
(4)
和所述太阳能集热器
(13)
能量供应下电解水蒸气得到的，实现太阳能电力的调峰；供给到所述
RSOC
能量转换模块
(3)
在
SOEC
模式下所需要的原料水蒸气一部分由该模式下电解水后的尾气经过水氢分离回收得到，一部分由
SOFC
模式下氢气与氧气发生电化学反应产生的水得到，实现水氢转换
、
循环流动，无需额外补水；所述模式识别控制模块
(5)
用于定量比较光伏电力和建筑电负荷大小，当光伏电力大于建筑电负荷时，控制制氢模式原料供给模块
(1)
和
RSOC
能量转换模块
(3)SOEC
模式运行；当光伏电力小于建筑电负荷时，控制发电模式原料供给模块
(2)
和
RSOC
能量转换模块
(3)SOFC
模式运行；所述建筑供电模块
(6)
与所述光伏模块
(4)
的电力输出端以及所述
RSOC
能量转换模块
(3)
在
SOFC
模式下的电力输出端相连接，为建筑供电；所述建筑供热模块
(7)
与所述制氢模式原料供给模块
(1)、
所述发电模式原料供给模块
(2)
的所有尾气相连接，采用换热器回收所有可利用余热，为建筑供热
。2.
根据权利要求1所述基于
RSOC
的多能互补建筑分布式供能系统，其特征在于，所述制氢模式原料供给模块
(1)
包括水蒸气供给通路
、
第一空气供给通路和冷凝器
(17)
；所述发电模式原料供给模块
(2)
包括氢气供给通路
、
第二空气供给通路和后燃烧器
(26)
；所述
RSOC
能量转换模块
(3)
包括
RSOC
电堆
(31)
，所述
RSOC
电堆
(31)
包括燃料极
、
空气极和电解质；所述水蒸气供给通路上设置水箱
(11)、
水泵
(12)、
太阳能集热器
(13)
和水蒸气预热器
(14)
，所述水箱
(11)
用于储存液态水，所述水泵
(12)
对所述液态水加压，所述太阳能集热器
(13)
将所述液态水加热为水蒸气，为所述
RSOC
在
SOEC
模式电解水制氢提供所需热量，所述水蒸气预热器
(14)
将所述水蒸气预热到所述
RSOC
在
SOEC
模式下燃料极进气温度要求；所述第一空气供给通路上设置第一风机
(16)
和第一空气预热器
(15)
，所述第一风机
(16)
对空气加压，所述第一空气预热器
(15)
将空气预热到所述
RSOC
在
SOEC
模式下空气极进气温度要求；第一空气预热器
(15)
的出口产物余热通过所述建筑供热模块
(7)
送入建筑供热；
所述冷凝器
(17)
用于凝结水蒸气，以分离所述
RSOC
在
SOEC
模式下燃料极出口产物中的水蒸气和氢气，氢气作为所述氢气供给通路的气源，冷凝水蒸气获得的液态水通入所述水箱
(11)
作为所述水蒸气供给通路的水源，冷凝热通过所述建筑供热模块
(7)
送入建筑供热；所述氢气供给通路上设置储氢罐
(21)、
燃料压缩机
(22)
和燃料预热器
(23)
，所述储氢罐
(21)
储存所述
RSOC
在
SOEC
模式下制得的氢气，所述燃料压缩机
(22)
对所述氢气加压，所述燃料预热器
(23)
将所述氢气预热到所述
RSOC
在
SOFC
模式下燃料极进气温度要求；所述第二空气供给通路上设置第二风机
(24)
和第二空气预热器
(25)
，所述第二风机
(24)
对空气加压，所述第二空气预热器
(25)
将空气预热到所述
RSOC
在
SOFC
模式下空气极进气温度要求；所述后燃烧器
(26)
用于将所述
RSOC
在
SOFC
模式下燃料极出口的氢气与水蒸气混合物和所述空气极的出口尾气进行混合，并将剩余可燃氢气完全燃烧得到高温烟气，进一步提高余热温度
。3.
根据权利要求1所述基于
RSOC
的多能互补建筑分布式供能系统，其特征在于，所述
RSOC
在
SOEC
模式下，燃料极出口的氢气与水蒸气混合物，送至水蒸气预热器
(14)
作为热源对水蒸气进行预热，实现模块热自洽，之后进入冷凝器
(17)
凝结；所述空气极的出口尾气，送至第一空气预热器
(15)
作为热源对空气进行预热，实现模块热自洽；所述
RSOC
在
SOFC
模式下，所述后燃烧器
(26)
得到的高温烟气，依次或分别作为第二空气预热器
(25)
和燃料预热器
(23)
的热源，对空气和氢气进行预热，实现模块热自洽
。4.
根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晗，王函墨，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：