[发明专利]一种基于氢能的风-火耦合多能系统

权利要求书

1.一种基于氢能的风-火耦合多能系统，其特征在于，所述的风-火耦合多能系统包括：风力发电系统、火力发电系统、电解水制氢系统、燃料电池系统及储氢装置；其中，风力发电系统分别与所述电解水制氢系统以及负荷连接，为负荷供电，当火力发电系统调峰能力到达下限时，多余电能给所述电解水制氢系统供电；所述电解水制氢系统与储氢装置连接，将制备的氢气储存于储氢装置中；储氢装置和燃料电池系统连接，在总发电功率小于负荷需求时，储氢装置中的氢气送入燃料电池系统，在总发电功率满足负荷需求时，储氢装置中的氢气传输给用户；燃料电池系统与电解水制氢系统及负荷相连接，在风力发电机组功率无法满足负荷需求时，使用电解水制氢系统产生的氢气工作，补偿功率缺额；火力发电系统与负荷相连接，为风电调峰；风力发电机组产生的多余电能电解水制氢，燃料电池系统辅助发电，提升火力发电机组深度调峰极限及其经济性。

2.如权利要求1所述的基于氢能的风-火耦合多能系统，其特征在于，所述风力发电系统包括风力机、传动机构、发电机、AC-DC变流器及DC-AC变流器；其中，

所述风力机在风力的作用下通过传动机构带动发电机工作；传动机构实现能量的传输；发电机受到传动机构带动发电；发电机依次通过AC-DC变流器、DC-AC变流器及变压器与负荷相连，通过AC-DC变流器与电解水制氢系统相连；当火力发电系统调峰能力到达调峰下限时，风力发电系统所产生的多余电能用于电解水制氢，其余时刻，风力发电系统产生的电能全部送至负荷。

3.如权利要求1所述的基于氢能的风-火耦合多能系统，其特征在于，所述电解水制氢系统包括：电解槽、气体系统、碱液循环系统；其中，

所述电解槽分别与所述碱液循环系统、气体系统及风力发电系统中的AC-DC变流器相连；电解碱液输入电解槽后，风力发电系统通过AC-DC整流器为电解槽提供直流电压，电解槽电解水产生氢气，并经过气体系统处理，存入储氢装置；

所述碱液循环系统分别与电解槽和气体系统相连，用于为所述电解槽提供碱液，并回收所述气体系统中的碱液；

所述气体系统分别与电解槽输出端与碱液循环系统输入端相连，用于接收电解槽电解水后产生的充满氢气的电解碱液，并将氢气与电解碱液分离；

所述储氢装置与气体系统输出端相连，储存过滤后的氢气；所述储氢装置与燃料电池系统连接，在总发电功率小于负荷需求时，将氢气送入燃料电池系统，在总发电功率满足负荷需求时，将氢气传输给用户。

4.如权利要求3所述的基于氢能的风-火耦合多能系统，其特征在于，所述碱液循环系统包括：碱液循环泵和碱液流通管道；碱液循环泵与碱液流通管道连接，并提供将碱液泵入电解槽和将碱液回收至碱液流通管道的动力，碱液流通管道作为碱液循环的通道。

5.如权利要求3所述的基于氢能的风-火耦合多能系统，其特征在于，所述气体系统包括：碱液冷却器，氢气分离器，以及氢气洗涤器；电解槽的输出端与碱液冷却器输入端相连，碱液冷却器的输出端与氢气分离器输入端相连，氢气分离器输出端与氢气洗涤器输入端相连，氢气洗涤器输出端与储氢装置连接；电解槽产生的氢气与电解碱液的混合液先通过碱液冷却器冷却，然后通过氢气分离器，将氢气通入氢气洗涤器中，洗涤后的氢气进入储氢装置中，电解碱液流入所述碱液循环系统。

6.如权利要求1所述的基于氢能的风-火耦合多能系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括：燃料电池和DC-AC变流器；在风力发电机组功率无法满足负荷需求时，燃料电池发出的电能通过DC-AC变流器变为交流，再通过变压器与负荷连接，补偿功率缺额。

7.如权利要求1所述的基于氢能的风-火耦合多能系统，其特征在于，所述的火力发电系统包括：锅炉、汽轮机、传动机构、发电机及蒸汽循环系统；锅炉中加入水，通过燃煤加热，使水沸腾为蒸汽；蒸汽带动汽轮机转动，汽轮机与传动机构相连，传动机构随汽轮机转动；传动机构的另一端与发电机相连，带动发电机工作，产生交流电，通过变压器后，变为额定电压与负荷相连；蒸汽经冷却后变为液态水，通过蒸汽循环系统再次加入锅炉中。