[发明专利]一种提高绿氢能源系统利用效率的热管理系统及方法

权利要求书

1.一种提高绿氢能源系统利用效率的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统设置在储氢装置和氢能利用系统之间；

所述热管理系统包括设置在主循环管道上的第一泵、散热装置、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器，第一泵、第一热交换器分别通过支路管道与第二泵的两端连接；所述循环管道的两端分别与储氢装置的底部连接，第一泵设置在靠近储氢装置的一端；所述散热装置、第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器分别并联连接在主循环管道上，且散热装置、第二热交换器和第三热交换器均设置在第一泵与第一热交换器之间；所述第一热交换器还与氢能利用系统连接；

所述第二热交换器、第三热交换器分别与储热装置或热负荷装置连接；

所述主循环管道上设置有阀门a、阀门b、阀门c、阀门d、阀门e、阀门f，第二泵两端的支路管道上分别设置有阀门a’、阀门b’；所述第一热交换器、散热装置、第二热交换器、第三热交换器的入口端分别相应设置有阀门c’、阀门d’、阀门e’、阀门f’；

通过阀门c和阀门c’控制第一热交换器的运行和关闭，通过阀门d和阀门d’控制散热装置的运行和关闭，通过阀门e和阀门e’控制第二热交换器的运行和关闭，通过阀门f和阀门f’控制第三热交换器的运行和关闭；

所述储氢装置上还设置有压力控制装置和温度控制装置。

2.根据权利要求1所述的提高绿氢能源系统利用效率的热管理系统，其特征在于，所述第一泵的功率为0.4KW，第二泵的功率为0.1KW。

3.根据权利要求1所述的提高绿氢能源系统利用效率的热管理系统，其特征在于，所述储氢装置包括多个并联设置的储氢罐，所述储氢罐采用的储氢材料为钛铁合金；

所述氢能利用系统包括燃料电池系统。

4.一种基于权利要求1-3任一项所述的热管理系统的提高绿氢能源系统利用效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

当绿氢能源系统处于制氢运行模式时，热交换流体采用以下方式循环：

A、当与储氢装置发生了热交换后的热交换流体温度低于30℃时，打开阀门a、阀门f、阀门e、阀门d、阀门c、阀门b，关闭阀门a’、阀门f’、阀门e’、阀门d’、阀门c’、阀门b’，使热交换流体被储氢装置底部加热后在主循环管道中通过第一泵后流回储氢装置底部；

B、当与储氢装置发生了热交换后的热交换流体温度高于30℃时，打开阀门a、阀门f、阀门e、阀门d’、阀门c、阀门b，关闭阀门a’、阀门f’、阀门e’、阀门d、阀门c’、阀门b’，使热交换流体被储氢装置底部加热后在主循环管道中通过第一泵、散热装置后流回储氢装置底部；

当绿氢能源系统处于用氢运行模式时，热交换流体采用以下方式循环：

C、当储氢装置不需要供热时，打开阀门a’、阀门b’、阀门c’、阀门d、阀门e’、阀门f’，关闭阀门a、阀门b、阀门c、阀门d’、阀门e、阀门f，使热交换流体通过第一热交换器与氢能利用系统发生热交换后，通过第二泵、第三热交换器、第二热交换器后流回第一热交换器；所述热交换流体通过第三热交换器供应热负荷装置，通过第二热交换器将热量存储在储热装置中；

D、当储氢装置需要供热时，打开阀门a、阀门b、阀门c’、阀门d、阀门e、阀门f，关闭阀门a’、阀门b’、阀门c、阀门d’、阀门e’、阀门f’，使热交换流体通过第一热交换器与氢能利用系统发生热交换后，通过主循环管道流到储氢装置底部，对储氢装置进行供热。

5.根据权利要求4所述的提高绿氢能源系统利用效率的方法，其特征在于，步骤A中，当储氢装置的压力达到0.9MPa时，对流经第一泵的热交换流体进行一定时间的降压，然后停止降压；以此进行多次降压操作。

6.一种光伏制氢能源系统，其特征在于，包括依次连接的光伏发电系统、制氢装置、储氢装置和氢能利用系统；还包括权利要求1-3任一项所述的热管理系统。