[发明专利]一种高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢装置及方法

说明书

一种高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢装置及方法，包括供热系统、储能系统、制氢系统、贮存系统及自动控制系统，相互之间通过管道连接，所述供热系统包括可再生能源接收转化装置I、可再生能源接收转化装置II、电加热器及集热器；储能系统包括熔融盐储罐I、熔融盐储罐II、储能罐及熔融盐输送泵；制氢系统包括水箱、水泵、高温蒸汽发生器及热解制氢装置；贮存系统包括产品氢气、氧气管网及储罐；自动控制系统包括控制系统、阀门、测量仪表及在线分析仪表，本发明通过熔融盐存储风电、太阳能等可再生能源，并耦合水蒸汽热解制氢技术，实现可再生能源的综合应用以及氢能的绿色生产。

技术领域

本发明涉及一种高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢装置及方法，属于集热储能和热解制氢领域。

背景技术

随着社会的快速发展，对能源的需求在日益增长。目前能源结构以化石能源为主，但化石能源燃料会导致一系列环境污染和温室效应等问题。因此改革能源结构，加大清洁能源应用，减少环境污染物和温室气体的排放已成为人类社会发展不得不面对的重大课题。在清洁能源中氢能具有高热值、零排放、无污染、应用广等优势，成为最具有发展潜力的替代能源。目前化石能源制氢仍是主流，无法真正实现零排放，但随着国家“碳达峰”、“碳中和”要求的逐步落实，以及可再生能源利用形式的优化，可再生能源制氢是未来绿氢生产的主流。

光伏、风力发电已是目前较为成熟的可再生能源发电技术，但由于光伏发电、风电的波动性以及不规律性，导致产生的电能难以并入电网，产生大量弃光、弃风，造成资源的严重浪费。而储能技术能够有效地将弃光、弃风等可再生能源转化为稳定的二次能源，实现可再生能源的高效化利用，解决可再生能源分布散、利用率低等问题。因此对于扩大可再生能源的应用，亟需储能技术的发展。

熔融盐是盐的熔融态液体，具有高热熔、高导电性、高稳定性、较宽的使用温度范围以及低廉的价格等优势，使得熔融盐传热蓄热技术在化工、军工领域得到了广泛的应用。

本发明通过熔融盐存储风电、太阳能等可再生能源，并耦合水蒸汽热解制氢技术，实现可再生能源的综合应用以及氢能的绿色生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢方法与装置。该方法克服了风电、太阳能、水能等可再生能源波动大、不稳定的难题，充分利用弃电、废热，并辅有价格较低的谷电加热，耦合高温水蒸汽热解制氢技术，在实现氢能绿色连续生产的同时，提高风能、太阳能、水能等可再生能源的利用率，减少化石能源的依赖。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种高温熔融盐储能与水蒸汽热解耦合的制氢装置，包括供热系统、储能系统、制氢系统、贮存系统及自动控制系统，相互之间通过管道连接，所述供热系统包括可再生能源接收转化装置I、可再生能源接收转化装置II、电加热器及集热器；储能系统包括熔融盐储罐I、熔融盐储罐II、储能罐及熔融盐输送泵；制氢系统包括水箱、水泵、高温蒸汽发生器及热解制氢装置；贮存系统包括产品氢气、氧气管网及储罐；自动控制系统包括控制系统、阀门、测量仪表及在线分析仪表，所述可再生能源接收转化装置I可将风能、水能、潮汐能、生物质能可再生能源转化为电能，可再生能源接收转化装置II将太阳能、地热能转化为热能，所述电加热器可利用可再生能源接收转化装置I所产电能或者电网电力加热熔融盐储能，并用于热解制氢；集热器可利用可再生能源接收转化装置II或工厂废热加热熔融盐储能，并用于热解制氢。

作为优选：所述可再生能源接收转化装置I与电加热器相连，可再生能源接收转化装置II与集热器相连，电加热器和集热器相连，并分别依次与熔融盐储罐I、熔融盐输送泵、高温蒸汽发生器、熔融盐储罐II相连，所述电加热器和集热器还分别与储能罐相连，当有风电、水电或者使用夜间谷电时，电加热器将熔融盐储罐II中的低温状态熔融盐加热，一部分经熔融盐储罐I、熔融盐输送泵、高温蒸汽发生器，加热水蒸汽；另一部分高温熔融盐则输送至储能罐中储存备用，当太阳能、地热或工厂废热充足时，集热管将熔融盐储罐II中的低温状态熔融盐加热，一部分经熔融盐储罐I、熔融盐输送泵、高温蒸汽发生器，加热水蒸汽；另一部分高温熔融盐则输送至储能罐中储存备用。