[发明专利]一种基于太阳能和生物质能的多联供系统

说明书

本发明公开了一种基于太阳能和生物质能的多联供系统，包括依次连接的太阳能集热装置、气化装置、汽轮机子系统；所述太阳能集热装置用于将空气加热；所述气化装置用于将生物质气化形成合成气；所述汽轮机子系统用于将合成气进行燃烧后发电。所述系统还包括电解制氢子系统、氨反应子系统、朗肯循环子系统、有机朗肯循环子系统、冷却装置、干燥装置、供热装置，由此提供了一种发电、产氢、产氨、冷热源、干燥及热水等多种用能方式的多联供系统，提高了系统能源利用效率，减少二氧化碳排放。

技术领域

本发明属于可再生能源利用技术领域，具体涉及一种基于太阳能和生物质能的多联供系统，尤其涉及一种基于太阳能和生物质能的包含制氢和制氨在内的多联供系统。

背景技术

新能源具有随机性、波动性。因此，要构建以新能源为主体的新型电力系统，储能被认为是解决新能源发电不稳定的最主要工具。由于氢、氨等气体具有便携性、可大规模长期贮存的优势，是目前最有前景的储能媒介之一。

随着科技的发展，为满足日益增长的能源需求而设计的能源生产系统的研究也越来越多。在进行研究时，这些系统的设计特别要考虑发电系统的效率和环境影响。可再生能源的利用有助于发电系统的效率提升和环境影响降到最低。日益加剧的全球变暖要求各国在环境政策中更加明确地规定能源生产系统的环保设计。这也是设计人员在设计能源发电系统时考虑的一个性能标准，用较少的投入和更多有用的产品使能源系统更有效地发挥作用。以光伏制氢和生物质制氨等可再生能源利用技术在降低环境影响方面具有很大的优势。然而，目前在光伏制氢技术方面的能量梯级利用效能还有提升的空间，生物质制氨技术还刚刚开始。在基于可再生能源的燃料中，氨的成本最低。氨的存储和分配比氢更便宜，同时没有二氧化碳排放。然而，基于太阳能和生物质能的制氢和制氨多联供系统中的高效的能量梯级利用技术还没有报道。

为了提高可再生能源的利用效率，科研工作者提出了一些相应的方法和系统，但还是存在一定缺陷的。

申请号为201910909419.1的专利文献提出了一种基于光伏制氢储能的光伏和燃料电池一体化发电系统，包括光伏阵列、光伏-燃料电池一体化逆变器、质子交换膜水电解槽、储氢设备、氢燃料电池、负载、电网、电流传感器、EMS管理系统，其特征在于：所述光伏-燃料电池一体化逆变器与光伏阵列、质子交换膜水电解槽、氢燃料电池均相连，质子交换膜水电解槽与氢燃料电池之间连接有储氢设备，光伏-燃料电池一体化逆变器包括MPPT控制电路、逆变电路、直流变换电路，MPPT控制电路输入端连接光伏阵列。本发明以光伏制氢储能方式作为储能环节，控制方法是当光伏发电满足负载用电并产生富余时，通过电解水制氢将多余的能量储存起来；在光伏发电不能满足负载用电时，将储存的氢通过燃料电池转换为电能，甚至和电网一起联合向负载供电，从而保证了系统供电的连续性，进一步提高太阳能的利用率。这个专利是一般的光伏制氢，然后燃料电池发电的思路，只考虑了光-电-氢-电之间的能量转化，没有把这转化过程产生的热量充分利用起来。

申请号为201310208147.5的专利文献提出了一种家用光伏制氢及燃料电池热电联供一体机，结构为智能控制器分别与太阳能组件阵列、系统安全反馈传感器、可视化操作面板、电解槽、燃料电池相连，电解槽分别与氢气储存装置、氧气/空气储存装置相连，氢气储存装置、氧气/空气储存装置分别与燃料电池相连，燃料电池分别与换热器、电能输出控制装置、纯净水储存装置相连，换热器向外供热水，电能输出控制装置向用电终端供电。本发明由太阳能电池组件阵列将太阳能转化为电能，并通过智能控制器转化为恒压直流输出，为电解槽提供直流电源，通过对纯净水电解产生氢气和氧气，并分别用储存装置储存起来，最终输送给燃料电池堆，通过化学反应将能量转换为热能与电能供用户端使用。这个专利考虑了燃料电池发电过程电能和热能的利用，但氢气储存装置中氢气的释放需要耗电的，但其又是由燃料电池来供电的，因此可能会产生鸡生蛋还是蛋生鸡的矛盾。