[发明专利]一种能源综合利用系统及其设计方法

权利要求书

1.一种能源综合利用系统，其特征在于，包括：可再生能源发电系统、氢气制备系统、氢气储存单元、燃料电池系统，其中，

可再生能源发电系统用于利用可再生能源进行发电，产生发电量；

氢气制备系统用于可再生能源发电系统产生的发电量大于综合利用系统的用户用电量时，利用余下的电力进行电解水制备氢气；

氢气储存单元用于储存所述氢气制备系统制备的氢气；

所述燃料电池系统用于所述可再生能源发电系统产生的发电量小于所述用户的用电量时，利用所述氢气储存单元储存的氢气进行发电。

2.一种如权利要求1所述的能源综合利用系统的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取待设计的综合利用系统的用户信息和可再生能源的环境参数，所述用户信息至少包括用户年用电量；

根据用户年用电量和可再生能源的环境参数计算获得可再生能源发电系统的发电设备的容量，根据所述发电设备的容量确定所述可再生能源发电系统；

确定氢气制备系统的电解氢设备的等级，并根据所述发电设备的容量计算获得电解氢设备的水电解槽额定功率，根据所述额定功率确定所述氢气制备系统；

确定氢气储存单元以及燃料电池系统。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述可再生能源包括太阳能和风能，所述可再生能源发电系统包括太阳能发电系统和风能发电系统，太阳能环境参数包括本地最佳年辐照量、本地最佳日辐照量、本地太阳能光伏组件阵列最佳安装角度；风能环境参数包括本地风能年平均小时数、风力发电机组年利用系数和风能传输效率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据用户年用电量和可再生能源的环境参数计算获得可再生能源发电系统的发电设备的容量，根据所述发电设备的容量确定所述可再生能源发电系统具体包括：

根据用户年用电量和太阳能环境参数计算获得太阳能光伏组件的功率，并根据太阳能光伏组件的功率确定太阳能光伏组件；

根据用户年用电量和风能环境参数计算获得风力发电机的功率，并根据风力发电机的功率确定风力发电机。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据用户年用电量和太阳能环境参数计算获得太阳能光伏组件的功率具体包括：

根据太阳能环境参数计算太阳能的年总辐射量；

根据太阳能发电系统的相关因素计算太阳能发电系统的系统效率；

根据用户年用电量、年总辐射量和太阳能发电系统的系统效率计算太阳能光伏组件的功率。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据用户的年用电量和风能环境参数计算获得风力发电机的功率具体包括：

根据风能环境参数计算风能转换系数；

根据用户年用电量和风能转换系数计算风力发电机功率值。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据用户年用电量、年总辐射量和太阳能发电系统的系统效率计算太阳能光伏阵列的功率具体包括：

其中，P为太阳能光伏组件功率计算值，P₁为用户年用电量，P₂为太阳能年总辐射量，N₁为转换系数，为太阳能发电系统效率。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据用户年用电量和风能转换系数计算风力发电机功率值具体包括：

其中，P₃为风力发电机功率计算值，P₁为用户年用电量，N₂为转换系数，为风能发电系统效率。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述发电设备的容量计算获得氢气制备系统的水电解槽额定功率具体包括：

获取用户的最小用电功率；

根据太阳能光伏组件的功率和风力发电机的功率计算获得可再生能源发电系统的输出功率；

根据用户的最小用电功率和可再生能源发电系统的输出功率计算获得水电解槽的额定功率；并根据所述额定功率确定水电解槽。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：根据用户的最小用电功率和可再生能源系统的输出功率计算获得水电解槽的额定功率具体包括：

P_e＝P_pv-P_lm

其中，P_e为氢气制备系统中电解氢设备电解槽额定功率，P_pv为可再生能源系统的输出功率，P_lm为用户最小用电功率。