【技术实现步骤摘要】
本技术涉及附属装置的，特别是涉及一种耦合氢燃料电池的压缩空气储能发电系统。
技术介绍
1、压缩空气储能发电技术来源于燃气轮机，1949年德国工程师stal laval提出传统压缩空气储能的技术路线，当用电低谷时，电动机驱动压缩机工作产生高压空气并存储，当电高峰时，压缩空气进入空气透平膨胀对外做功。由于空气膨胀做功需要吸收热量，传统压缩空气储能需要在发电过程中燃烧天然气补热以提高功率，为解决传统压缩空气储能技术存在碳排放和环境污染的问题，压缩空气储能逐步发展出先进绝热压缩空气储能技术、液化空气储能和超临界压缩空气储能等新型技术，其中先进绝热压缩空气储能技术非常成熟。
2、现有的储能发电系统中增加了储热装置，充分利用了空气压缩过程中产生的高热量，通过储热装置进行储存，再在高压空气膨胀发电时进行回热，极大提高能量利用效率，而氢燃料电池在反应期间氢能的化学能有一半转化为热能，特别是反应温度高的燃料电池，热能产量比较高，但是会直接废弃排放。
3、现有的储能装置在使用中发现，现有的压缩空气储能发电系统本身需要单独设置储热装置，电效率比较低，仅能达到65％，而氢燃料电池本身在使用的过程中所产生的热量也会直接废弃，浪费比较严重，综合能源利用效率比较低，从而导致实用性较差。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本技术提供一种在压缩空气储能发电系统中耦合氢燃料电池发电，可以充分利用燃料电池发电过程中产生的热量，通过进入膨胀机前的压缩空气吸收，提高综合能源利用效率，从而增强实用
2、本技术的一种耦合氢燃料电池的压缩空气储能发电系统，包括电动机、压缩机组、膨胀机组、发电机、储气库、冷罐、换热器、热罐、燃料电池电堆、氢气供给系统、空气供给系统和电力系统，电动机与压缩机组电连接，压缩机组分别与储气库和冷罐连通，膨胀机组分别与储气库和冷罐连通，发电机与膨胀机组电连接，冷罐和热罐分别与换热器连通，氢气供给系统和空气供给系统分别与燃料电池电堆连通，电力系统与燃料电池电堆电连接，燃料电池电堆与换热器连通。
3、本技术的一种耦合氢燃料电池的压缩空气储能发电系统，压缩机组包括四组压缩机，四组压缩机相互串联连通，四组压缩机的输出端均设置有小型换热器。
4、本技术的一种耦合氢燃料电池的压缩空气储能发电系统，膨胀机组包括三组空气透平，三组空气透平相互串联连通，三组空气透平的输入端均设置有小型换热器。
5、本技术的一种耦合氢燃料电池的压缩空气储能发电系统，氢气供给系统包括储氢罐、压力阀、阻火器、氢气循环泵和安全阀，压力阀安装在储氢罐的输出端，阻火器安装在压力阀的输出端，阻火器的输出端与燃料电池电堆连通，氢气循环泵的输入端和输出端分别与燃料电池电堆的输出端和输入端连通，安全阀安装在氢气循环泵的输入端。
6、本技术的一种耦合氢燃料电池的压缩空气储能发电系统，空气供给系统包括压缩空气储罐和压力阀，压力阀安装在压缩空气储罐的输出端，压力阀的输出端与燃料电池电堆连通。
7、本技术的一种耦合氢燃料电池的压缩空气储能发电系统，电力系统包括逆变器，逆变器与燃料电池电堆电连接。
8、与现有技术相比本技术的有益效果为：用电低谷状态下，在电动机的作用下，空气通过一级压缩机、一级换热器、二级压缩机、二级换热器、三级压缩机、三级换热器、四级压缩机和四级换热器，从冷罐中流出的介质分别经过上述四级换热器，用于吸收压缩每级压缩空气压缩过程中产生的压缩热。空气经过四级压缩后进入储气库，吸收压缩热后的介质流入热罐中储存。经过一级压缩机和一级换热器的压缩空气一路进入压缩空气储罐中存储。用电高峰状态下，储气库中的高压空气通过截止阀流向膨胀机组，通过五级换热器、一级空气透平、六级换热器、二级空气透平、七级换热器、三级空气透平，三级空气透平均与发电机相连，驱动发电机发电。从热罐中流出的介质分别经过上述换热器用于高压空气分别进入三级空气透平前对空气进行预热，提高能量利用效率。介质对高压空气加热后流入冷罐中储存。氢燃料电池发电系统工作时，压缩空气储罐中的高压空气经过减压阀通向燃料电池电堆的阴极，储氢罐中的氢气通过压力阀和阻火器后通向燃料电池电堆的阳极，反应后的氢气通过氢循环泵再循环提高氢气的利用率。氢气和氧气在电堆中发生电化学反应，产生的电能通过逆变器输出到电网。从冷罐中流出的介质流经燃料电池的换热器，吸收电堆的热量后，流入热罐中储存。电堆中的热量通过冷却液带出，冷却液一般为去离子水。该系统可以根据选择的压缩空气的储热工质不同来搭配不同技术路线的燃料电池，根据蓄热换热温度的不同，一般可采用导热油或水作为换热介质，根据换热介质的温度运行范围可选择不同技术路线的燃料电池；通过该装置，在压缩空气储能发电系统中耦合氢燃料电池发电，可以充分利用燃料电池发电过程中产生的热量，通过进入膨胀机前的压缩空气吸收，提高综合能源利用效率，从而增强了实用性。
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1.一种耦合氢燃料电池的压缩空气储能发电系统，其特征在于，包括电动机(1)、压缩机组(2)、膨胀机组(3)、发电机(4)、储气库(5)、冷罐(6)、换热器(7)、热罐(8)、燃料电池电堆(9)、氢气供给系统(10)、空气供给系统(11)和电力系统(12)，电动机(1)与压缩机组(2)电连接，压缩机组(2)分别与储气库(5)和冷罐(6)连通，膨胀机组(3)分别与储气库(5)和冷罐(6)连通，发电机(4)与膨胀机组(3)电连接，冷罐(6)和热罐(8)分别与换热器(7)连通，氢气供给系统(10)和空气供给系统(11)分别与燃料电池电堆(9)连通，电力系统(12)与燃料电池电堆(9)电连接，燃料电池电堆(9)与换热器(7)连通，电力系统(12)包括逆变器，逆变器与燃料电池电堆(9)电连接,氢气供给系统(10)包括储氢罐、压力阀、阻火器、氢气循环泵和安全阀，压力阀安装在储氢罐的输出端，阻火器安装在压力阀的输出端，阻火器的输出端与燃料电池电堆(9)连通，氢气循环泵的输入端和输出端分别与燃料电池电堆(9)的输出端和输入端连通，安全阀安装在氢气循环泵的输入端。
2.如权利要求1所述的
3.如权利要求2所述的一种耦合氢燃料电池的压缩空气储能发电系统，其特征在于，膨胀机组(3)包括三组空气透平，三组空气透平相互串联连通，三组空气透平的输入端均设置有小型换热器。
4.如权利要求3所述的一种耦合氢燃料电池的压缩空气储能发电系统，其特征在于，空气供给系统(11)包括压缩空气储罐和压力阀，压力阀安装在压缩空气储罐的输出端，压力阀的输出端与燃料电池电堆(9)连通。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合氢燃料电池的压缩空气储能发电系统，其特征在于，包括电动机(1)、压缩机组(2)、膨胀机组(3)、发电机(4)、储气库(5)、冷罐(6)、换热器(7)、热罐(8)、燃料电池电堆(9)、氢气供给系统(10)、空气供给系统(11)和电力系统(12)，电动机(1)与压缩机组(2)电连接，压缩机组(2)分别与储气库(5)和冷罐(6)连通，膨胀机组(3)分别与储气库(5)和冷罐(6)连通，发电机(4)与膨胀机组(3)电连接，冷罐(6)和热罐(8)分别与换热器(7)连通，氢气供给系统(10)和空气供给系统(11)分别与燃料电池电堆(9)连通，电力系统(12)与燃料电池电堆(9)电连接，燃料电池电堆(9)与换热器(7)连通，电力系统(12)包括逆变器，逆变器与燃料电池电堆(9)电连接,氢气供给系统(10)包括储氢罐、压力阀、阻火器、氢气循环泵和安全阀，压力阀安装在...
【专利技术属性】
技术研发人员：周祖旭，王宁，朱晓林，夏柳，朱青，李伟，王光春，毛恒山，
申请(专利权)人：中电建新能源集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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