基于新能源的电热氢综合能源多联供系统的制作方法

1.本发明涉及综合能源领域，具体地，涉及一种基于新能源的电热氢综合能源多联供系统。


背景技术：

2.在双碳目标驱动下，在我国积极打造零碳的能源供给体系，构建新型电力系统，大力发展风电、光伏等新能源，推进新能源供电供热，对于我国在实现2030年碳达峰，2060年碳中和具有重要的意义。
3.相关技术中，供能系统供能不稳定、能源损耗较大、成本较高。


技术实现要素：

4.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
5.相关技术中，风电、光伏在我国当前能源体系中具有重要的地位，我国许多地区都具有良好的太阳能和风能利用条件。光伏电池板和风机可以将太阳能和风能转换为电能，再通过电制热装置转换成热能进行供暖，但是太阳能和风能存在不连续不稳定的特点，无法进行连续性供电供热，同时，大量新能源的并网也加大了电网调峰调频压力，也增加了常规电源的调节压力。
6.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种供能稳定连续、成本低廉的基于新能源的电热氢综合能源多联供系统。
7.本发明实施例的基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统包括：供电组件，所述供电组件可利用可再生能源发电，以便对用户提供电负荷；制氢组件，所述制氢组件用于制造氢气，所述制氢组件与所述供电组件相连，以便所述供电组件向所述制氢组件供电；燃料电池，所述燃料电池与所述制氢组件相连，以便所述氢气可进入所述燃料电池内，在所述供电组件电力供应不足时，所述氢气可在所述燃料电池内燃烧以产生所述电负荷；第一换热组件和热网，所述第一换热组件分别与所述燃料电池和所述热网连通，以便所述燃料电池产生的热量通过第一换热组件对所述热网加热。
8.本发明实施例的基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统，设置制氢组件、燃料电池和第一换热组件，解决可再生能源供能的不连续不稳定的特点，降低新能源并网压力，为用户提供稳定可靠的电能、热能和氢气。
9.在一些实施例中，所述第一换热组件具有相互独立且可进行热交换的第一通道和第二通道，所述第一通道与所述燃料电池连通，以便所述燃料电池内的液体流入第一通道，所述第二通道与所述热网相连，以便所述热网内的液体流入所述第二通道。
10.在一些实施例中，所述基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统还包括储气罐，所述储气罐与所述制氢组件连通，以便存储所述氢气。
11.在一些实施例中，所述储气罐与所述燃料电池相连，以便为所述燃料电池提供所述氢气。
12.在一些实施例中，所述基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统还包括供能组件，所述供能组件可利用所述氢气产生热负荷和电负荷，所述供能组件与所述储气罐相连，以便所述储气罐内的氢气流入所述供能组件内。
13.在一些实施例中，所述基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统还包括第二换热组件，所述第二换热组件包括相互独立且可进行热交换的第三通道和第四通道，所述第三通道与所述供能组件相连，以便所述供能组件内的液体流入所述第三通道，所述第四通道与所述第一换热组件连通，以便所述热网内的液体通过所述第一换热组件流入所述第四通道内。
14.在一些实施例中，所述供能组件可以为氢燃气轮机或高温燃料电池中的任一种。
15.在一些实施例中，所述供电组件包括光伏发电单元和风机发电单元，所述光伏发电单元和所述风机发电单元均与所述制氢组件相连。
16.在一些实施例中，所述基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统还包括蓄电组件，所述蓄电组件与所述供电组件相连，以便存储所述供电组件产生的多余的电能。
17.在一些实施例中，所述蓄电组件为锂电池、铅酸电池或者钠硫电池中的任一种。
附图说明
18.图1是本发明实施例的基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统的结构示意图。
19.附图标记：
20.基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统100；
21.供电组件1；光伏发电单元11；风机发电单元12；制氢组件2；燃料电池3；第一换热组件4；第一通道41；第二通道42；热网5；第二换热组件6；第三通道61；第四通道62；储气罐7；蓄电组件9；供能组件10。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.下面参考附图描述本发明实施例的基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统。
24.如图1所示，本发明实施例的基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统包括供电组件1、制氢组件2、燃料电池3、第一换热组件4和热网5。
25.供电组件1可利用可再生能源发电，以便对用户提供电负荷。具体地，如图1所示，通过供电组件11利用可再生能源(例如，风能、电能、太阳能等)对用户进行供电，以满足用户日常用电需求。
26.制氢组件2与供电组件1相连，制氢组件2用于制造氢气，以便向制氢组件2供电。具体地，供电组件1将多余电力输送至制氢组件2，制氢组件2将水电解成氢气和氧气，从而将供电组件1多余地电力转化成氢气。
27.燃料电池3与制氢组件2相连，以便氢气可进入燃料电池3内，在供电组件1电力供应不足时，氢气可在燃料电池3内燃烧以所述电负荷。具体地，如图1所示，燃料电池3为燃料电池3电池，燃料电池3的进口与制氢组件2的出口连通，从而氢气输送燃料电池3内，当供电
组件1供应电力不足时，燃料电池3燃烧氢气以产生电负荷，从而为用户补充电负荷。
28.第一换热组件4分别与燃料电池3和热网5连通，以便燃料电池3产生的热量通过第一换热组件4对热网5加热。具体地，通过循环水在燃料电池3内吸热，在第一换热组件4内放热从而对热网5进行加热，再通过热网5对用户进行供热。
29.本发明实施例的基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统100，设置制氢组件2、燃料电池3和第一换热组件4，将多余电以氢气的形式存储起来，在电力供应不足或热力供应不足时，燃料电池3工作以转化成热能和电能，起到了电力调峰消纳作用，从而可缓解新能源并网压力，解决太阳能和风能的不连续不稳定的问题，提升系统灵活性，实现电能、热能和氢气的稳定供应，另外，整个系统通过不同形式能源间的协调互补进行能源供应，具有零碳、经济、环保、高效等优势，对于构建新型电力系统具有重要的意义。
30.在一些实施例中，第一换热组件4具有相互独立且可进行热交换的第一通道41和第二通道42，第一通道41与燃料电池3连通，以便燃料电池3的液体流入第一通道41，第二通道42与热网5相连，以便热网5内的液体流入第二通道42。具体地，如图1所示，燃料电池3内的液体为循环水，第一通道41的进口与燃料电池3的出口连通，第一通道41的出口与燃料电池3的进口连通，从而循环水在燃料电池3内加热，在第一通道41内放热，第二通道42的进口与热网5相连，从而使得热网5内的液体流入第二通道42，第二通道42内的液体和第一通道41内的循环水进行热交换，使得循环水的温度降低，第二通道42内的液体温度升高，通过第一通道41和第二通道42之间的热交换，从而加热热网5内的液体。
31.在一些实施例中，基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统100还包括储气罐7，储气罐7与制氢组件2连通，以便存储制氢组件2产生的氢气。具体地，如图1所示，制氢组件2的出口与储气罐7的进口连通，由此，通过储气罐7将制氢组件2产生的多余氢气存储起来，当用户需要氢气时候，储气罐7可将氢气释放，从而实现了氢气的稳定供应。
32.在一些实施例中，储气罐7的与燃料电池3相连，以便为燃料电池3提供氢气。具体地，如图1所示，储气罐7的出口与燃料电池3的进口相连，当不需要补充电能和热能时，氢气将存储在储气罐7内，当需要补充电负荷和热负荷时，燃料电池3工作时，储气罐7可为燃料电池3提供氢气，保证了氢气稳定的供应。
33.在一些实施例中，基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统100还包括供能组件10，供能组件10与储气罐7相连，以便储气罐7内的氢气流入供能组件10内，供能组件10可利用氢气产生热能和电能，以便对用户补充电负荷和热负荷。具体地，如图1所示，供能组件10可利用氢气产生热负荷和电负荷，供能组件10的进口与储气罐7的出口连通，从而使储气罐7为供能组件10提供氢气，以便供能组件10提供电负荷和热负荷，另外，燃料电池3和供能组件10的配合，从而对热网5进行梯级加热，提升了供热效率。
34.在一些实施例中，基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统100还包括第二换热组件6，第二换热组件6包括相互独立且可进行热交换的第三通道61和第四通道62，第三通道61与供能组件10相连，以便供能组件10内的液体流入第三通道61，第四通道62与第一换热组件4连通，以便热网5内的液体通过第一换热组件4流入第四通道62内。具体地，如图1所示，供能组件10内的液体为循环水，第一通道41的进口与供能组件10的出口连通，从而使得供能组件10内的高温循环水流入第三通道61内，第四通道62的进口与第一换热组件4的第二通道42的出口连通，从而将第二通道42内的液体流入第四通道62，第三通道61内的高
温循环水的温度降低，第四通道62内的液体的温度升高，由此，将热网5内的液体温度升高，以便为用户补充热能。
35.在一些实施例中，供能组件10可以为氢燃气轮机或高温燃料电池3中的任一种。具体地，供能组件10可根据实际情况进行选择，例如供能组件10可以为氢燃气轮机，或供能组件10还可以为高温燃料电池3，由此提高了供能组件10的多样性。
36.在一些实施例中，供电组件1包括光伏发电单元11和风机发电单元12，光伏发电单元11和风机发电单元12均与制氢组件2相连。具体地，可根据当地的实际情况对供电组件1进行选择，例如沿海城市可以选择风机发电单元12和光伏发电单元11，并且多建设风机发电单元12，平原地带可选择风机发电单元12和光伏发电单元11，并且多建设光伏发电单元11，从而就近消纳可再生能源，实现可再生能源供能的可靠性。
37.可以理解的是：风机发电单元12可利用风力进行发电，光伏发电单元11可利用太阳能进行发电。另外，供电组件1不限于此，例如，供电组件1还可以为可利用潮汐能或水的势能进行发电水力发电单元。
38.在一些实施例中，基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统100还包括蓄电组件9，蓄电组件9与供电组件1相连，以便存储供电组件1产生的多余的电能。具体地，如图1所示，蓄电组件9的进口与供电组件1的出口相连，从而当供电组件1产生的电力过多时，蓄电组件9可将多余的电力存储起来，待供电组件1供电不足时，蓄电组件9放电，从而提高了基于清洁能源的电热氢综合能源多联供系统100能源的利用率。
39.在一些实施例中，蓄电组件9可以为锂电池、铅酸电池或者钠硫电池中的任一种。由于锂电池、铅酸电池和钠硫电池均为电化学蓄能电池，电化学储能电池具有转化效率高，体积小，存储速度快等优点。因此，蓄电组件9选用锂电池、铅酸电池或者钠硫电池，能够将系统中上多余的电负荷以化学能的形式储存，从而提高了蓄电组件9的储电效率。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
45.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。