[发明专利]一种基于氢氨电融合的清洁能源混合动力的方法

说明书

本发明公开了一种基于氢氨电融合的清洁能源混合动力的方法，包括步骤1）利用循环冷却液加热进行冷启动；步骤2）基于稳态误差最小化的温控系统进行掺氢氨综合能源模型的建立；步骤3）基于热循环电热转换效率最大化进行掺氢电综合能源模型的建立；步骤4）计算掺氢氨电综合能源输出效率。本发明通过基于掺氢氨综合能源系统的热平衡和水平衡和掺氢氨综合能源系统的热平衡和水平衡方法较好的解决了综合能源系统效率低下的问题，通过掺氢氨电三种清洁能源系统的热平衡和水平衡，有效提高了能源系统效率。

技术领域

本发明涉及一种综合能源动力方法，特别涉及一种基于氢氨电融合的清洁能源混合动力的方法。

背景技术

如今，汽油发动机产生的废气排放导致城市空气环境不断恶劣。考虑到石油等不可再生资源的大量消耗。氢作为61a无碳能源元素，可以通过电解水获得，能替代化石燃料，满足全球能源需求。

61a质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cel，PEMFC) 是一种能够为燃料电池电动汽车(Fuel Cell Vehicles，FCV)提供动力的能源装置。PEMFC电池启动时间和关闭时间快且简单，还适用于远距离续航。但是由于氢气燃料异常燃烧的情况，PEMFC的效率只在40至60％之间 (Staffell,I.,et al.The role of hydrogen and fuelcells in the global energy system. EnergyEnviron.Sci.2018:1-30.)。氨气燃料具有较高的辛烷值，能达到较好的发动机性能，但是由于氨气的毒性和腐蚀性，在尾气排放处理时存在很大的问题(郭朋彦,等.氢氨清洁无污染无碳燃料在发动机上的应用分析[J].汽车实用技术,2016(4):4.)。为此，需要设计一种混合动力系统，通过改变混合燃料的燃烧性质，进一步提高燃料电池的使用效率和环保要求，61a典型质子交换膜燃料工作中涉及的电化学反应为：(Singla,M.K.,et al, Correction to:Hydrogen fuel andfuel cell technology for cleaner future:a review. Environmental Science andPollution Research 2021(28):15607-15626.)。

2019年，郭晓凯等人提出一种能量输出控制方法、装置和氢燃料混合动力汽车(授权公布号：CN 110549876 B)，通过小计里程控制燃料电池按基于动力电池工作还是控制动力电池工作，理论上能满足清洁能源的能量管理，但是该方法只提高了动力电池的使用寿命，并没有解决氢燃料混合动力的效率问题，同时并未考虑到车载储氢技术下存在液态储氢装置体积大和氢燃料反应产生的热量等技术问题。

2020年，李秋实等人提出一种掺氢天然气综合能源系统制氢储氢装置优化容量配置方法(申请公布号：CN 112736939A)，该方法通过建立掺氢天然气综合能源系统模型，求解制氢/储氢设备的最佳容量配置；通过掺氢天然气的能量转换，实现储能方式升级。但是天然气由于不可以进行二次利用，对天然气的消纳能力仍然是技术瓶颈。

2021年，纪常伟等人提出一种氢/氨双燃料发动机及控制方法(申请公布号： CN113586261A)，该方法通过调节氢气供给系统的氢气喷射器的喷射时刻和喷射脉宽，同时调节氨气供给系统的氨气喷射器的喷射时刻和喷射脉宽，从而实现高效率和高功率输出并控制爆震。但是该方法通过爆震传感器检测信号来维持氨氢混合比例，若不能消除爆震情况则需要一直增加氨气喷射量，这个是有很大风险的，同时氨气并没有进行回收，仍然对环境会产生影响。

综上所述，现如今综合能源系统(integrated energy system，IES)通过制冷、供热、储电多种能源形式代替单一能源供应，以此进一步提升能源利用率。但是现如今的混合动力系统普遍存在氢燃料能量转换率低，能源回收率低的问题。

发明内容