[发明专利]多元化储能的电热氢联产装置及系统

说明书

多元化储能的电热氢联产装置及系统，涉及氢能利用领域。为解决现有技术中存在的：目前实现热电解耦以匹配独立的热电负荷需求仍旧是是拓宽电热氢系统适应性的难题，本发明提供的技术方案为：多元化储能的电热氢联产系统，装置包括：直流母线、电解槽、燃料电池、储氢装置、储热装置、储电装置、换热器A和换热器B；所述直流母线分别连接所述电解槽、燃料电池和储电装置；所述电解槽连接所述储氢装置、通过所述换热器A连接所述储热装置；所述储氢装置连接所述燃料电池；燃料电池通过所述换热器B连接所述储热装置；储热装置通过所述换热器A连接所述电解槽、通过所述换热器B连接所述燃料电池。适合应用于可再生能源的生产以及供应应用中。

技术领域

涉及氢能利用领域，具体涉及提高再生能源的利用率。

背景技术

在双碳目标背景下，大力发展可再生能源是我国能源转型的关键，但以太阳能、风能为 主可再生能源的不稳定性和波动性使其难以匹配电网或用户的负荷需求，导致其利用率较低， 如何提高可再生能源的利用率成为目前可再生能源技术领域的研究重点。氢能作为高效、清 洁无污染的能源载体，被认为是人类未来的理想能源。利用可再生能源电解制氢，将氢气储 存，既可以通过燃料电池转换为电能，也可以将氢气供应至加氢站用于氢燃料电池汽车等， 是提高可再生能源利用率，拓展氢能利用的重要途径。基于制氢设备、储氢设备以及燃料电 池设备等关键设备可构建用于可再生能源的电热氢联产系统，但目前该系统仍存在诸多技术 难点：一、可再生能源的不稳定性波动性与用户侧电热氢负荷匹配与调控难度大，使得可再 生能源利用率较低；二、可再生能源快速波动和负荷侧快速响应需求对制氢设备、燃料电池 设备的响应速度要求苛刻，且易造成设备损耗大，寿命降低，运行安全性降低；三、系统电- 氢、氢-电等能量转化过程产生大量的热，如何有效回收并利用各部分的产热是提高电热氢联 产系统综合效率的有效手段；四、由于热主要由多种能量转化过程中产生，电与热之间存在 强耦合关系，如何实现热电解耦以匹配独立的热电负荷需求，是拓宽电热氢系统适应性的关 键。

发明内容

为解决现有技术中存在的：一、可再生能源的不稳定性波动性与用户侧电热氢负荷匹配 与调控难度大，使得可再生能源利用率较低；二、可再生能源快速波动和负荷侧快速响应需 求对制氢设备、燃料电池设备的响应速度要求苛刻，且易造成设备损耗大，寿命降低，运行 安全性降低；三、系统电-氢、氢-电等能量转化过程产生大量的热，如何有效回收并利用各 部分的产热是提高电热氢联产系统综合效率的有效手段；四、由于热主要由多种能量转化过 程中产生，电与热之间存在强耦合关系，而目前实现热点解耦以匹配独立的热电负荷需求仍 旧是是拓宽电热氢系统适应性的难题的问题，本发明提供的技术方案为：

多元化储能的电热氢联产系统，所述装置包括：直流母线、电解槽、燃料电池、储氢装 置、储热装置、储电装置、换热器A和换热器B；

所述直流母线分别连接所述电解槽、燃料电池和储电装置；

所述电解槽连接所述储氢装置、通过所述换热器A连接所述储热装置；

所述储氢装置连接所述燃料电池；

所述燃料电池通过所述换热器B连接所述储热装置；

所述储热装置通过所述换热器A连接所述电解槽、通过所述换热器B连接所述燃料电池。

基于同一发明构思，本发明还提供了多元化储能的电热氢联产系统，所述系统包括：所 述的多元化储能的电热氢联产装置、发电装置、供氢输出端、供热输出端和供电输出端；

所述发电装置连接所述直流母线，所述供氢输出端连接所述储氢装置，所述供热输出端 连接所述储热装置，所述供电输出端连接所述直流母线。

进一步，提供一个优选实施例，所述直流母线通过DC/DC电源转换器连接所述电解槽、 燃料电池和储电装置，通过DC/AC电源转换器连接辅助设备和供电输出端，所述辅助设备用 于控制所述供电输出端的输出功率。