[发明专利]一种热能深度利用的电储氢热一体化能源系统

说明书

本发明涉及一种热能深度利用的电储氢热一体化能源系统，包括风力发电设备、太阳能光伏发电设备、储能设备、电解水制氢设备、氢燃料电池、氢气对外供应管道；风力发电设备、太阳能光伏发电设备、储能设备、电解水制氢设备、氢燃料电池之间通过内部电力网络连接；电解水制氢设备设有电解槽冷却水进口管道及电解槽热水出口管道，用于向外部输送热能；电解水制氢设备通过制氢设备出口管路分别连接氢燃料电池及氢气对外供应管道；氢燃料电池设有氢燃料电池冷却水进口管道及氢燃料电池热水出口管道，用于向外部输送热能。本发明可对系统运行过程中的热能进行全面回收，提高可再生能源开发过程中的对外一体化供氢供热水平。

技术领域

本发明属于可再生能源技术领域，尤其涉及一种热能深度利用的电储氢热一体化能源系统。

背景技术

加大风电、光伏发电等可再生能源开发，是解决我国能源需求的客观要求，也是减少我国化石能源消费，降低化石能源消费依赖和二氧化碳排放强度的现实要求。但是由于电能具有不可大规模长时间储存的缺点，提高可再生能源消纳水平，促进可再生能源开发一直是我国电网建设和能源发展的面临的重要难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种热能深度利用的电储氢热一体化能源系统，针对风电、光伏等可再生能源开发过程中，所产生的电量无法实现有效消纳和向外部输送的难题，以及电解水制氢过程中产生的热能回收问题，通过对厂用氢燃料电池和电解水制氢设备运行过程中的热量进行回收，在保障孤网系统安全稳定性的同时，提高系统能效管理水平，减少绿色制氢过程中的热污染。

本发明提供了一种热能深度利用的电储氢热一体化能源系统，包括风力发电设备、太阳能光伏发电设备、储能设备、电解水制氢设备、氢燃料电池、氢气对外供应管道；

所述风力发电设备、太阳能光伏发电设备、储能设备、电解水制氢设备、氢燃料电池之间通过内部电力网络连接，用于孤网方式运行；

所述电解水制氢设备设有电解槽冷却水进口管道及电解槽热水出口管道，用于通过所述电解槽热水出口管道向外部输送热能；

所述电解水制氢设备通过制氢设备出口管路分别连接所述氢燃料电池及氢气对外供应管道；

所述氢燃料电池设有氢燃料电池冷却水进口管道及氢燃料电池热水出口管道，用于通过所述氢燃料电池热水出口管道向外部输送热能。

进一步地，所述风力发电设备、太阳能光伏发电设备在系统运行期间产生的电能用于供应所述电解水制氢设备运行所需电能，并对所述储能设备进行充电。

进一步地，所述氢燃料电池及储能设备用于为所述风力发电设备、太阳能光伏发电设备、电解水制氢设备提供启动电源和控制电源。

进一步地，所述电解槽冷却水进口管道及氢燃料电池冷却水进口管道用于在所述电解水制氢设备及氢燃料电池运行时，利用冷却水对所述电解水制氢设备及氢燃料电池进行冷却，所产生的热水分别通过所述电解槽热水出口管道及氢燃料电池热水出口管道排出后汇集。

进一步地，所述电解槽热水出口管道出口热水温度为60-100℃，所述氢燃料电池热水出口管道出口温度为75-200℃。

进一步地，所述风力发电设备、太阳能光伏发电设备、储能设备、电解水制氢设备的规模容量和数量根据实际情况进行适应性调整。

进一步地，所述制氢设备出口管路及氢气对外供应管道的运行压力为1MPa-5MPa。

借由上述方案，通过热能深度利用的电储氢热一体化能源系统，具有如下技术效果：

1)通过在可再生能源孤网运行制氢系统中，设置氢燃料电池，并对电解水制氢和氢燃料电池运行过程中的热水进行回收，向外部供应高品质低价氢气和热量，提高了绿色能源开发水平。