[实用新型]一种尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统

权利要求书

1.一种尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统，其特征在于，包括风力发电系统(1)、功率分配器(2)、变压器(5)、超级电容器(6)、蓄电池(8)、电解液储罐(17)、过滤装置(16)、废水储罐(15)、尿素废水箱(18)、电解槽(7)、氢气缓冲罐(10)、氢气压缩机(12)、储氢罐(14)、燃料电池(19)、氧气缓冲罐(9)、氧气压缩机(11)、储氧罐(13)、协调控制器(20)、AC-DC控制器(3)及DC-AC控制器(4)；

风力发电系统(1)的输出端与功率分配器(2)的输入端相连接，功率分配器(2)的两个输出端分别与变压器(5)的输入端及AC-DC控制器(3)的输入端相连接，蓄电池(8)的放电接口与电解槽(7)的电源接口相连接，尿素废水箱(18)依次经过滤装置(16)及废水储罐(15)与电解槽(7)的液体入口相连通，电解槽(7)的阴极产物出口依次经氢气缓冲罐(10)及氢气压缩机(12)与储氢罐(14)的入口相连通，储氢罐(14)的出口与燃料电池(19)的氢气入口相连通，燃料电池(19)的输出端与变压器(5)的输入端相连接，电解槽(7)的阳极产物出口依次经氧气缓冲罐(9)及氧气压缩机(11)与储氧罐(13)的入口相连通；变压器(5)的输出端与电网相连接；

协调控制器(20)与风力发电系统(1)、功率分配器(2)、电解槽(7)、超级电容器(6)及燃料电池(19)相连接。

2.根据权利要求1所述的尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统，其特征在于，AC-DC控制器(3)的输出端与超级电容器(6)的充电接口相连接，超级电容器(6)的放电接口与蓄电池(8)的充电接口及DC-AC控制器(4)的输入端相连接，燃料电池(19)的输出端与DC-AC控制器(4)的输入端相连接，DC-AC控制器(4)的输出端与变压器(5)的输入端相连接，协调控制器(20)与超级电容器(6)相连接。

3.根据权利要求1所述的尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统，其特征在于，所述电解槽(7)中的电解液为碱性电解液，电解槽(7)开启时，先设置电解电压为0.6V，电解槽(7)的阴极产物出口输出的阴极产物进入到氢气缓冲罐(10)中，然后经过氢气压缩机(12)进入储氢罐(14)中，此时电解槽(7)的阳极产物出口与氧气缓冲罐(9)之间的连接断开，阳极产物直接排放到大气中；在电解预设时间后，阴极无气体产生时，提高电解电压至1.3V，此时电解槽(7)的阳极产物出口与氧气缓冲罐(9)之间的连接开启，电解槽(7)的阳极产物出口输出的阳极产物经过氧气压缩机(11)进入储氧罐(13)中；根据所述电解槽(7)液面变化，通过废水储罐(15)向电解槽(7)中补尿素废水，并循环上述过程，通过电解液储罐(17)向电解槽(7)补充电解液。

4.根据权利要求1所述的尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统，其特征在于，废水储罐(15)与电解槽(7)之间的管道上设置有流量调节阀。

5.根据权利要求2所述的尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统，其特征在于，当风力发电系统(1)的发电功率大于电网需求时，协调控制器(20)控制功率分配器(2)将风力发电系统(1)产生的多余电量存储于超级电容器(6)中，当超级电容器(6)充满电后，则对蓄电池(8)进行充电，当蓄电池(8)充满电后，协调控制器(20)控制电解槽(7)启动，通过电解槽(7)对尿素废水中的尿素进行电解制氢，并将产生的氢气经氢气缓冲罐(10)缓冲、氢气压缩机(12)压缩后存储于储氢罐(14)中。

6.根据权利要求2所述的尿素废水用于高安全高效率风电制氢调峰调频系统，其特征在于，当风力发电系统(1)的输出功率不能满足电网需求时，协调控制器(20)启动超级电容器(6)，通过超级电容器(6)对电网进行供电，当超级电容器(6)电量不足时，协调控制器(20)启动燃料电池(19)，燃料电池(19)利用储氢罐(14)中的氢气产生直流电，然后将产生的直流电经DC-AC控制器(4)转换为交流电后供给电网，此时通过蓄电池(8)继续为电解槽(7)提供电能，电解尿素制取氢气，当蓄电池(8)的剩余电量低于最低电量预设值时，则蓄电池(8)停止对电解槽(7)供电。