[发明专利]基于燃料电池冷热电联供系统及运行方法

说明书

本发明涉及一种基于燃料电池冷热电联供系统及运行方法，系统包括燃料电池系统、ORC系统、余热换热器、吸收式制冷系统和控制系统；燃料电池系统用于发电，且其冷却液分别为ORC系统、余热换热器和吸收式制冷系统提供热源，ORC系统可提供额外电能和第一部分热能，余热换热器可提供第二部分热能，吸收式制冷系统可提供冷能，放热后的冷却液回流至燃料电池系统的冷却系统形成循环；控制系统用于根据燃料电池系统的运行负荷和用户需求，对供给ORC系统、余热换热器和吸收式制冷系统的冷却液进行分配，并控制供热模式为通过第一部分热能和第二部分热能协同供热、或者通过第二部分热能单独供热。本发明提高了系统能源利用效率。

技术领域

本发明涉及燃料电池余热利用技术领域，尤其是基于燃料电池冷热电联供系统及运行方法。

背景技术

氢燃料电池通过化学反应发电，安装规模小，废物排放少，其发电效率高于传统发电机组。常用的燃料电池类型，如质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池，其发电效率可高达40-60％，其热电联供的整体效率在85％以上。

现有技术中，燃料电池冷热电系统的余热利用方式和运行方式较为单一，无法满足用户侧的多样化需求。因此需要从系统结构优化角度对余热利用方式进行优化，以进一步提高系统能源利用效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于燃料电池冷热电联供系统及运行方法，目的是提高系统能源利用效率。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于燃料电池冷热电联供系统，包括燃料电池系统、ORC系统、余热换热器、吸收式制冷系统和控制系统；

所述燃料电池系统用于发电，燃料电池系统冷却系统的冷却液分别为ORC系统、余热换热器和吸收式制冷系统提供热源，ORC系统通过热源驱动而运行可提供额外电能和第一部分热能，余热换热器可提供第二部分热能，吸收式制冷系统通过热源驱动而运行可提供冷能，放热后的冷却液回流至燃料电池系统的冷却系统形成循环；

所述控制系统，用于根据燃料电池系统的运行负荷和用户需求，对供给ORC系统、余热换热器和吸收式制冷系统的冷却液进行分配，并控制供热模式为通过第一部分热能和第二部分热能协同供热、或者通过第二部分热能单独供热。

进一步技术方案为：

供热用的管路包括分别与用户侧连接的供热回水管和供热出水管；

供热回水管与所述ORC系统冷凝器的水侧入口连接，ORC系统冷凝器的水侧出口与余热换热器的冷介质侧入口连接，余热换热器的冷介质侧出口与供热出水管连接，形成供热回路。

供热出水管上还串联有供热调峰装置。

供冷用的管路包括分别与用户侧连接的供冷回水管和供冷出水管；

供冷回水管与所述吸收式制冷系统的制冷系统蒸发器的水侧入口连接，制冷系统蒸发器的水侧出口与供冷出水管连接，形成供冷回路。

供冷出水管上还串联有供冷调峰装置。

燃料电池系统的冷却系统包括冷却液的供液管和回液管；

所述供液管的出口分别与所述ORC系统的ORC系统蒸发器热源入口、余热换热器的热介质侧入口、吸收式制冷系统的发生器的热源入口连接，连接管路上分别设有控制阀，ORC系统蒸发器热源出口、余热换热器的热介质侧出口、发生器热源出口分别与回液管的入口连接，形成冷却液回路。

燃料电池系统的电池输出电路通过逆变器与供电电路连接，供电电路用于与用户侧连接，供电电路上设有电压调节装置。

ORC系统的ORC输出电路与供电电路连接。

本发明还提供一种所述的基于燃料电池冷热电联供系统的运行方法，包括：