[发明专利]一种基于燃料电池系统的农村热电联供系统及其运行方法

权利要求书

1.一种基于燃料电池系统的农村热电联供系统，其特征在于，包括风光互补制氢系统、生物质能综合利用系统、燃料电池系统；燃料电池系统和风光互补制氢系统的电力输出端提供民用电，风光互补制氢系统的氢气输出端接入燃料电池系统；生物质能综合利用系统包括火炕（14）、储水罐（17）、气化炉（18）、发电机（19）以及家庭灶（20）；气化炉（18）向发电机（19）供气，发电机（19）的尾气出口和家庭灶（20）烟气出口连通火炕（14）的烟道；储水罐（17）的出口连通换热器的低温介质入口，换热器（13）的低温介质出口连通火炕（14）的水流管道和家用储水罐；气化炉（18）的烟气出口和家庭灶（20）烟气出口连通换热器的高温介质入口，发电机（19）电能输出端提供民用电。

2.如权利要求1所述的基于燃料电池系统的农村热电联供系统，其特征在于，风光互补制氢系统包括太阳能发电模块（1）、风力发电机组（2）和电解水制氢装置（4），太阳能发电模块（1）、风力发电机组（2）的电能输出端连接电解水制氢装置（4）的电能输入端，电解水制氢装置（4）的电能输入端还连接发电机（19）的输出端。

3.如权利要求2所述的基于燃料电池系统的农村热电联供系统，其特征在于，发电机（19）的尾气出口还连通气体加热器（9）和气化炉（18）的入口，发电机（19）的电能输出端连接电解水制氢装置（4）的电能输入端。

4.如权利要求2所述的基于燃料电池系统的农村热电联供系统，其特征在于，太阳能发电模块（1）、风力发电机组（2）远离村庄布置，电解水制氢装置（4）和生物质能综合利用系统靠近村庄布置，燃料电池系统布置在村庄中。

5.如权利要求2所述的基于燃料电池系统的农村热电联供系统，其特征在于，电解水制氢装置（4）的出口设置氢气提纯设备（28）和氢气罐（6），氢气罐（6）的出口通向燃料电池系统。

6.如权利要求1所述的基于燃料电池系统的农村热电联供系统，其特征在于，燃料电池系统包括燃料电池（10），燃料电池（10）的氢气入口连通风光互补制氢系统的氢气出口，燃料电池（10）的进气口处设置气体加热器（9），燃料电池（10）阳极气体出口连通所述氢气出口，燃料电池（10）所用的氢气氧气先进入气体加热器（9）加热，气体加热器（9）的出气口设置温度传感器，燃料电池（10）采用质子交换膜燃料电池。

7.如权利要求1所述的基于燃料电池系统的农村热电联供系统，其特征在于，燃料电池（10）的冷却水出入口连通换热器的热介质进出口，燃料电池（10）利用水循环放热，高温水流入换热器（13）与低温水热交换；储水罐（17）的出口至换热器（13）的管路上依次设置水阀（16）和水泵（15）。

8.如权利要求1所述的基于燃料电池系统的农村热电联供系统，其特征在于，燃料电池出水管道（27）、换热器（13）出口上设置温度监测传感器。

9.权利要求1~8任一项所述农村综合供能系统的运行方法，其特征在于，具体如下：

所述生物质能综合利用系统中生物质能有两种利用方式：分别为通入家庭灶（20）中直接燃烧或通入气化炉（18）中气化再通入发电机（19）中发电；

发电机（19）产生的高温尾气通过第一管道（22）回收利用，回收利用热能有三种方式：加热生物质能、加热空气与氢气、回热到换热器（13）中加热冷水，其中优先用所述高温尾气加热生物质能，根据空气与氢气的温度和换热器（13）出口水的温度决定回热的优先级，

家庭灶（20）燃烧后产生的高温烟气加热火炕（14）。

10.根据权利要求9所述的运行方法，其特征在于，根据燃料电池出水温度决定是否向换热器（13）中输水；

太阳能发电模块（1）与风力发电机组（2）互补发电，先为居民供电，多余电能为蓄电池（3）供电储能或流向电解水制氢装置（4）电解水制取氢气，制出的氢气流向氢气罐（6）储存；

发电机组（19）中发电提供居民用电，多余的电能提供给电解水制氢装置（4）。