[发明专利]一种近零能耗零碳建筑多能互补供能系统及方法

说明书

本发明涉及一种近零能耗零碳建筑多能互补供能系统，包括建筑体屋顶光伏系统、电化学储能系统、氢能系统、供热系统、喷射式制冷系统，供热系统分别连接氢能系统及喷射式制冷系统。本发明为充分消纳建筑体自身可再生能源，采用了电化学储能+氢储能的两种形式，可协调配合解决能量储存问题,提高储能系统的能量密度，可减少电化学储能充放电次数和充放电深度，提高储能系统的使用寿命。

技术领域

本发明属于能源综合利用领域，涉及清洁能源，尤其是一种近零能耗零碳建筑多能互补供能系统及方法。

背景技术

碳排放达峰目标和碳中和愿景对于能源电力低碳化转型提出了要求，目前我国建筑能耗占到了全国总能耗的1/3左右，这还仅仅是建造和使用过程中建筑体消耗的能源比例，如果再加上建材生产过程中消耗的能源(占全社会总能耗的16.7％)，建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7％，且建筑体所排放的二氧化碳气体占全球总排放量的40％。如此大量的能源消耗和二氧化碳排放，建筑体用能和碳排放的大幅降低势在必行。

目前很多近零能耗建筑的设计理念多从发电量满足用电量的角度出发，利用可再生能源满足自身建筑的用电需求，配以电化学储能系统进行源-荷的波动调节。建筑体能用能需求包括电、热、冷，如果仅考虑电能的自给自足，实现难度增大且会造成能量的浪费；且电化学储能寿命有限，跟充放电次数相关，且在有限的建筑体面积和考虑投资经济性中，无法配备大容量储能系统储存建筑体可再生能源发电负荷与用电负荷的差值，造成部分能源的浪费。

氢能作为一种“柔性的绿色”能源载体取代当前碳氢化合物能源是一个重要的发展趋势，利用可再生能源电解水制氢可以实现真正意义上的零污染、零碳排放，且能量密度高，储存过程中不存在能量的耗散，在电解水和氢燃料电池发电过程中有余热产生，综合利用效率较高，可为建筑物提供电、热需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种近零能耗零碳建筑多能互补供能系统，将建筑体屋顶光伏、电化学储能、氢能系统、供热系统、喷射式制冷系统进行耦合集成，满足建筑体电、热、冷、热水多种用能需求，实现建筑体全年动态零能耗运行。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种近零能耗零碳建筑多能互补供能系统，包括建筑体屋顶光伏系统、电化学储能系统、氢能系统、供热系统、喷射式制冷系统，供热系统分别连接氢能系统及喷射式制冷系统。

而且，所述的建筑体屋顶光伏系统包括太阳能电池组件，太阳能电池组件连接电化学储能系统和逆变器，通过逆变器转换为本供能系统的用电设备供电。

而且，所述的氢能系统包括依次连接的电解槽、储氢装置、氢燃料电池，利用光伏产生的电能电解水制氢，氢能通过压缩机储存在储氢装置中。

而且，所述的供热系统包括热媒共用箱、两套板式换热器、供热盘管和蓄热水箱，热媒共用箱分别连接电解槽及氢燃料电池，回收电解水制氢和氢燃料电池运行中的余热并储存于箱内，热媒共用箱连接两套板式换热器，分两路供热，一路在供暖季通过板式换热器换热，为供热盘管提供热量；另一路通过板式换热器换热，为生活用水提供热量。

而且，所述的喷射制冷系统包括喷射器、冷凝器、节流阀、蒸发器、工质泵，喷射器的进水口连接热媒共用箱，喷射器的进气口连接蒸发器，喷射器的出口连接冷凝器的进口，冷凝器的出口分成两路，一路通过节流阀连接蒸发器，另一路通过工质泵连接热媒公用箱。

一种近零能耗零碳建筑多能互补供能方法：

当光伏发电负荷大于建筑用能负荷时，多余的电能储存于电化学储能系统中和用于电解水制氢，产出的氢经压缩机压缩储存于储氢罐中，电解水制氢过程中的余热被换热收集于热媒共用箱中；

当光伏发电负荷小于建筑用能负荷时，根据建筑体电、热负荷需求，协同调配启动电化学储能和氢能系统进行供能，其中氢燃料电池供电的同时，大量余热被收集于热媒共用箱；