【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热电氢氧联供，具体涉及一种热电氢氧联供系统及其工作方法。
技术介绍
1、高海拔地区的光照资源极其丰富，且其产业结构简单，对能耗的需求较小。但由于牧民随着季节性迁移，人员流动性强，且电网覆盖率不完整，使得高海拔地区通常存在停电频繁、电力供应稳定性差的问题；同时，由于传统化石能源相对匮乏，管道天然气普及率、集中供暖率低，部分高海拔地区一般仍采用烧牛粪等传统取暖方式，导致冬季供暖条件差；在交通出行方面，高海拔地区的空气稀薄、含氧量低，致使燃油发动机进气量减少，燃油燃烧不充分，直接导致汽车动力下降、油耗增高，且纯电动车的电池在极寒环境下电能容量明显降低，续航里程明显减小，而且面对复杂地形路况，纯电动汽车的动力还是不足。此外，高海拔地区的空气稀薄、含氧量低，平均含氧量只有沿海地区的60％，使得高海拔地区居民易产生组织器官损伤与病变的问题。
2、目前，针对高海拔地区电力、暖气、氢气以及氧气方面的需求问题，通常采用光伏系统将高海拔地区的光照资源转化为电力及供暖能源，并采用制氧设备进行供氧。但是，在使用现有技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：
3、光伏系统的出力与用电负荷不匹配，且受制于资源禀赋的问题，光伏、光热在阴天及夜间出力也将出现骤降至零，使得在应用过程中仍存在电力、供暖供应稳定性、连续性的问题；而极寒地区安装充电桩，充电周期长，续航里程短，不能满足当地户用的实际需求，此外现有的制氧设备在高海拔地区损耗较大，制氧成本较高，且弥散式制氧设备的质量与性能经受着苛刻考验，使得制氧设备很难保
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，本专利技术提供了一种热电氢氧联供系统及其工作方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种热电氢氧联供系统，包括光伏发电系统、制氢系统、高温质子交换膜燃料电池系统和集热系统；所述光伏发电系统的供电端分别与户用建筑物的供电线路、所述质子交换膜电解水制氢模块的受电端和所述制氢系统的受电端电连接；所述制氢系统包括质子交换膜电解水制氢模块、储氢模块、储氧模块和水冷模块，所述质子交换膜电解水制氢模块的氢气出气口与所述储氢模块的进气口连通设置，所述质子交换膜电解水制氢模块的氧气出气口与所述储氧模块的进气口连通设置，所述储氧模块的出气口与用户建筑物的供氧管道连通设置，所述水冷模块分别与所述质子交换膜电解水制氢模块和所述储氢模块热交换设置；所述高温质子交换膜燃料电池系统的燃料接收端与所述储氢模块的出气口连通设置，所述高温质子交换膜燃料电池系统的供电端与所述户用建筑物的供电线路电连接；所述集热系统包括太阳能集热器和集热水储罐，所述集热水储罐与所述太阳能集热器和所述高温质子交换膜燃料电池系统热交换设置，所述集热水储罐的出水口与所述用户建筑物的供暖管道连通设置。
4、在一个可能的设计中，所述光伏发电系统包括光伏组件、第一dc-dc转换模块、第二dc-dc转换模块、电化学储能模块、稳压调节器和第一dc-ac转换模块；所述光伏组件的电源输出端与所述第一dc-dc转换模块的输入端电连接，所述第一dc-dc转换模块的输出端分别与所述第二dc-dc转换模块的第一转换端、所述稳压调节器的输入端和所述第一dc-ac转换模块的输入端电连接，所述第二dc-dc转换模块的第二转换端与所述电化学储能模块电连接，所述稳压调节器的输出端与所述电解模块的受电端电连接，所述第一dc-ac转换模块的输出端作为所述光伏发电系统的供电端分别与所述质子交换膜电解水制氢模块的受电端和所述储氢模块的受电端电连接。
5、在一个可能的设计中，所述质子交换膜电解水制氢模块包括电解模块、氢氧分离模块、氢气纯化模块和氧气纯化模块；所述电解模块的受电端和所述氢氧分离模块的受电端均与所述光伏发电系统的供电端电连接；所述电解模块与所述氢氧分离模块连通设置，所述氢氧分离模块的氢气出气口与所述氢气纯化模块的进气口连通设置，所述氢气纯化模块的出气口与所述储氢模块的进气口连通设置，所述氢氧分离模块的氧气出气口与所述氧气纯化模块的进气口连通设置，所述氧气纯化模块的出气口与所述储氧模块的进气口连通设置；所述氢氧分离模块与所述水冷模块热交换设置。
6、在一个可能的设计中，所述储氢模块包括氢气缓冲罐、固态储氢模块和相变储热模块；所述氢气缓冲罐的进气口作为所述储氢模块的进气口与所述氢气纯化模块的出气口连通设置，所述氢气缓冲罐的出气口与所述固态储氢模块的进气口连通设置，所述固态储氢模块的出气口作为所述储氢模块的出气口与所述高温质子交换膜燃料电池系统的燃料接收端连通设置；所述相变储热模块与所述固态储氢模块热交换设置；所述相变储热模块的受电端与所述光伏发电系统的供电端电连接。
7、在一个可能的设计中，所述水冷模块包括冷却塔、冷冻水储罐和冷却水储罐；所述冷却塔的出水口分别与所述冷冻水储罐的进水口和所述冷却水储罐的第一进水口连通设置，所述冷冻水储罐的出水口分别通过第一换热管道、第二换热管道和第三换热管道与所述冷却水储罐的第二进水口连通设置，所述第一换热管道与所述固态储氢模块热交换设置，所述第二换热管道与所述氢气纯化模块热交换设置，所述第三换热管道与所述氧气纯化模块热交换设置，所述冷却水储罐的冷却水出水口通过第四换热管道与所述集热水储罐连通设置，所述第四换热管道与所述氢氧分离模块热交换设置。
8、在一个可能的设计中，所述储氧模块包括氧气储罐、氧气分配器和室内氧气浓度检测系统，所述氧气储罐的进气口作为所述储氧模块的进气口与所述质子交换膜电解水制氢模块的氧气出气口连通设置，所述氧气储罐的出气口与所述氧气分配器的进气口连通设置，所述氧气分配器的出气口作为所述储氧模块的出气口与所述用户建筑物的供氧管道连通设置，所述室内氧气浓度检测系统用于检测用户建筑物内不同区域的氧气浓度，以便所述氧气分配器向用户建筑物内的不同区域分别进行弥散式供氧。
9、在一个可能的设计中，所述高温质子交换膜燃料电池系统包括燃料接收模块、燃料电池模块、空气供应模块、冷却模块和第二dc-ac转换模块；所述燃料接收模块的燃料接收端作为所述高温质子交换膜燃料电池系统的燃料接收端与所述储氢模块的出气口连通设置，所述燃料接收模块的燃料供应端与所述燃料电池模块的燃料接收端连通设置；所述燃料电池模块的空气接收端与所述空气供应模块的空气供应出口连通设置，所述空气供应模块的空气供应入口与所述储氧模块的出气口连通设置，所述燃料电池模块的电能输出端与所述第二dc-ac转换模块的输入端电连接，所述第二dc-ac转换模块的输出端作为所述高温质子交换膜燃料电池系统的供电端与所述户用建筑物的供电线路电连接，所述冷却模块与所述燃料电池模块热交换设置；所述高温质子交换膜燃料电池系统与所述集热水储罐热交换设置。
10、在一个可能的设计中，所述集热水储罐包括中温水储罐和高温水储罐；所述中温水储罐的进水口与所述水冷模块的冷却水出水口连通设置，所述中温水储罐与所述太本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热电氢氧联供系统，其特征在于：包括光伏发电系统、制氢系统、高温质子交换膜燃料电池系统和集热系统；所述光伏发电系统的供电端分别与户用建筑物的供电线路、所述质子交换膜电解水制氢模块的受电端和所述制氢系统的受电端电连接；所述制氢系统包括质子交换膜电解水制氢模块、储氢模块、储氧模块和水冷模块，所述质子交换膜电解水制氢模块的氢气出气口与所述储氢模块的进气口连通设置，所述质子交换膜电解水制氢模块的氧气出气口与所述储氧模块的进气口连通设置，所述储氧模块的出气口与用户建筑物的供氧管道连通设置，所述水冷模块分别与所述质子交换膜电解水制氢模块和所述储氢模块热交换设置；所述高温质子交换膜燃料电池系统的燃料接收端与所述储氢模块的出气口连通设置，所述高温质子交换膜燃料电池系统的供电端与所述户用建筑物的供电线路电连接；所述集热系统包括太阳能集热器和集热水储罐，所述集热水储罐与所述太阳能集热器和所述高温质子交换膜燃料电池系统热交换设置，所述集热水储罐的出水口与所述用户建筑物的供暖管道连通设置。
2.根据权利要求1所述的一种热电氢氧联供系统，其特征在于：所述光伏发电系统包括光伏组件、第一DC
3.根据权利要求1所述的一种热电氢氧联供系统，其特征在于：所述质子交换膜电解水制氢模块包括电解模块、氢氧分离模块、氢气纯化模块和氧气纯化模块；所述电解模块的受电端和所述氢氧分离模块的受电端均与所述光伏发电系统的供电端电连接；所述电解模块与所述氢氧分离模块连通设置，所述氢氧分离模块的氢气出气口与所述氢气纯化模块的进气口连通设置，所述氢气纯化模块的出气口与所述储氢模块的进气口连通设置，所述氢氧分离模块的氧气出气口与所述氧气纯化模块的进气口连通设置，所述氧气纯化模块的出气口与所述储氧模块的进气口连通设置；所述氢氧分离模块与所述水冷模块热交换设置。
4.根据权利要求3所述的一种热电氢氧联供系统，其特征在于：所述储氢模块包括氢气缓冲罐、固态储氢模块和相变储热模块；所述氢气缓冲罐的进气口作为所述储氢模块的进气口与所述氢气纯化模块的出气口连通设置，所述氢气缓冲罐的出气口与所述固态储氢模块的进气口连通设置，所述固态储氢模块的出气口作为所述储氢模块的出气口与所述高温质子交换膜燃料电池系统的燃料接收端连通设置；所述相变储热模块与所述固态储氢模块热交换设置；所述相变储热模块的受电端与所述光伏发电系统的供电端电连接。
5.根据权利要求4所述的一种热电氢氧联供系统，其特征在于：所述水冷模块包括冷却塔、冷冻水储罐和冷却水储罐；所述冷却塔的出水口分别与所述冷冻水储罐的进水口和所述冷却水储罐的第一进水口连通设置，所述冷冻水储罐的出水口分别通过第一换热管道、第二换热管道和第三换热管道与所述冷却水储罐的第二进水口连通设置，所述第一换热管道与所述固态储氢模块热交换设置，所述第二换热管道与所述氢气纯化模块热交换设置，所述第三换热管道与所述氧气纯化模块热交换设置，所述冷却水储罐的冷却水出水口通过第四换热管道与所述集热水储罐连通设置，所述第四换热管道与所述氢氧分离模块热交换设置。
6.根据权利要求1所述的一种热电氢氧联供系统，其特征在于：所述储氧模块包括氧气储罐、氧气分配器和室内氧气浓度检测系统，所述氧气储罐的进气口作为所述储氧模块的进气口与所述质子交换膜电解水制氢模块的氧气出气口连通设置，所述氧气储罐的出气口与所述氧气分配器的进气口连通设置，所述氧气分配器的出气口作为所述储氧模块的出气口与所述用户建筑物的供氧管道连通设置，所述室内氧气浓度检测系统用于检测用户建筑物内不同区域的氧气浓度，以便所述氧气分配器向用户建筑物内的不同区域分别进行弥散式供氧。
7.根据权利要求1所述的一种热电氢氧联供系统，其特征在于：所述高温质子交换膜燃料电池系统包括燃料接收模块、燃料电池模块、空气供应模块、冷却模块和第二DC-AC转换模块；所述燃料接收模块的燃料接收端作为所述高温质子交换膜燃料电池系统的燃料接收端与所述储氢模块的出气口连通设置，所述燃料接收模块的燃料供应端与所述燃料电池模块的燃料接收端连通设...
【技术特征摘要】
1.一种热电氢氧联供系统，其特征在于：包括光伏发电系统、制氢系统、高温质子交换膜燃料电池系统和集热系统；所述光伏发电系统的供电端分别与户用建筑物的供电线路、所述质子交换膜电解水制氢模块的受电端和所述制氢系统的受电端电连接；所述制氢系统包括质子交换膜电解水制氢模块、储氢模块、储氧模块和水冷模块，所述质子交换膜电解水制氢模块的氢气出气口与所述储氢模块的进气口连通设置，所述质子交换膜电解水制氢模块的氧气出气口与所述储氧模块的进气口连通设置，所述储氧模块的出气口与用户建筑物的供氧管道连通设置，所述水冷模块分别与所述质子交换膜电解水制氢模块和所述储氢模块热交换设置；所述高温质子交换膜燃料电池系统的燃料接收端与所述储氢模块的出气口连通设置，所述高温质子交换膜燃料电池系统的供电端与所述户用建筑物的供电线路电连接；所述集热系统包括太阳能集热器和集热水储罐，所述集热水储罐与所述太阳能集热器和所述高温质子交换膜燃料电池系统热交换设置，所述集热水储罐的出水口与所述用户建筑物的供暖管道连通设置。
2.根据权利要求1所述的一种热电氢氧联供系统，其特征在于：所述光伏发电系统包括光伏组件、第一dc-dc转换模块、第二dc-dc转换模块、电化学储能模块、稳压调节器和第一dc-ac转换模块；所述光伏组件的电源输出端与所述第一dc-dc转换模块的输入端电连接，所述第一dc-dc转换模块的输出端分别与所述第二dc-dc转换模块的第一转换端、所述稳压调节器的输入端和所述第一dc-ac转换模块的输入端电连接，所述第二dc-dc转换模块的第二转换端与所述电化学储能模块电连接，所述稳压调节器的输出端与所述电解模块的受电端电连接，所述第一dc-ac转换模块的输出端作为所述光伏发电系统的供电端分别与所述质子交换膜电解水制氢模块的受电端和所述储氢模块的受电端电连接。
3.根据权利要求1所述的一种热电氢氧联供系统，其特征在于：所述质子交换膜电解水制氢模块包括电解模块、氢氧分离模块、氢气纯化模块和氧气纯化模块；所述电解模块的受电端和所述氢氧分离模块的受电端均与所述光伏发电系统的供电端电连接；所述电解模块与所述氢氧分离模块连通设置，所述氢氧分离模块的氢气出气口与所述氢气纯化模块的进气口连通设置，所述氢气纯化模块的出气口与所述储氢模块的进气口连通设置，所述氢氧分离模块的氧气出气口与所述氧气纯化模块的进气口连通设置，所述氧气纯化模块的出气口与所述储氧模块的进气口连通设置；所述氢氧分离模块与所述水冷模块热交换设置。
4.根据权利要求3所述的一种热电氢氧联供系统，其特征在于：所述储氢模块包括氢气缓冲罐、固态储氢模块和相变储热模块；所述氢气缓冲罐的进气口作为所述储氢模块的进气口与所述氢气纯化模块的出气口连通设置，所述氢气缓冲罐的出气口与所述固态储氢模块的进气口连通设置，所述固态储氢模块的出气口作为所述储氢模块的出气口与所述高温质子交换膜燃料电池系统的燃料接收端连通设置；所述相变储热模块与所述固态储氢模块热交换设置；所述相变储热模块的受电端与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：白霞霞，贾蓉蓉，胡丹，何泓江，任腊春，尚欣欣，
申请(专利权)人：中国电建集团城市规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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