一种基于固态储放氢的氢-电-冷-热联供系统及其方法

本发明属于电力系统分布式发电系统经济运行，涉及一种固态储放氢电力系统分布式发电系统经济运行的系统，具体涉及一种基于固态储放氢的氢-电-冷-热联供系统及其方法。

背景技术：

1、在可再生发电充足的时段利用可再生电力电解水制氢，进而进一步通过常温、低压固态金属氢化物存储氢气是重要的储能方法，在这个过程中，绿色电能被转化为氢能并储存，，待有电力需求时再将氢气转化为电能。

2、然而传统固态储放氢过程中采用单纯的空调制冷辅助储氢及电加热辅助放氢，缺乏对固态储放氢过程中能量的综合应用，造成了能量的浪费；其次，制氢过程中受到发电不稳定的影响，绿氢的产生也存在周期性波动；此外，传统储能方法通常只能对外供应电能，无法满足用户复杂的氢、冷、热、电用能需求。

3、因此，开发一种可以综合利用储氢过程中的物质和能量的储能系统，实现氢-冷-热-电联供，具有重要意义。

技术实现思路

1、为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，研究出一种基于固态储放氢的氢-电-冷-热联供系统及其方法，所述系统利用固态储放氢模块进行氢能的存储与释放；采用跨临界二氧化碳热泵模块通过制冷和制热方式辅助所述固态储放氢模块对氢能的存储或释放，并且为园区供热和/或供冷；利用固定式发电模块为系统供电、园区供电以及电网供电。所述系统实现了动态储放氢机制，为实现稳定、可靠的固定式发电站提供有效保障，且实现了能量的多级、高效利用，从而完成了本发明。

2、具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

3、第一方面，提供一种基于固态储放氢的氢-电-冷-热联供系统，所述系统包括：

4、固态储放氢模块，其用于氢能的存储与释放；

5、跨临界二氧化碳热泵模块，其用于通过制冷和制热方式辅助所述固态储放氢模块对氢气的存储或释放，并且为园区供热和/或供冷；

6、固定式发电模块，其用于系统供电、园区供电以及电网供电。

7、第二方面，提供一种储放氢的方法，所述方法采用第一方面所述系统实现。

8、本发明所具有的有益效果包括：

9、(1)本发明提供的基于固态储放氢的氢-电-冷-热联供系统，利用氢能供给不稳定的特点，实现“富储亏补，削峰填谷”的动态储/放氢机制，为实现稳定、可靠的固定式发电站提供有效保障，利用储放氢过程中的焓变，实现能量的多级、高效利用；

10、(2)本发明提供的基于固态储放氢的氢-电-冷-热联供系统，在冬季时储氢过程不再需要制冷，将水源蒸发器切换为空气源热泵实现放氢供热需求，实现系统的灵活变工况运行；

11、(3)本发明提供的基于固态储放氢的氢-电-冷-热联供系统，将储氢过程中释放的热量和放氢过程中园区供冷吸收的热量加以利用并通过进一步做功方式实现热量提高并供给储氢过程中园区供热和放氢过程中加热储氢床辅助放氢，实现冷-热双联供，实现能量的高效利用；且基于绿氢供给的“富储亏补、削峰填谷”的动态储/放氢调控方案，实现稳定、可靠的固定式发电，实现系统供电、园区供电和稳定上网供电；且可根据用户需求，供给部分氢气。

技术特征：

1.一种基于固态储放氢的氢-电-冷-热联供系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所示的装置，其特征在于，优选的，所述固态储放氢模块包括：

3.根据权利要求2所示的装置，其特征在于，所述固态储氢罐(3)中设有换热器(4)。

4.根据权利要求1所示的装置，其特征在于，所述跨临界二氧化碳热泵模块包括：

5.根据权利要求4所示的装置，其特征在于，所述供冷单元包括：

6.根据权利要求5所示的装置，其特征在于，所述低温换热器(2)的第一输出端(23)与低温水箱(7)的第二输入端(72)之间通过管道连接。

7.根据权利要求5所示的装置，其特征在于，所述供冷单元还包括：

8.根据权利要求5所示的装置，其特征在于，跨临界二氧化碳热泵单元包括：

9.一种储放氢的方法，所述方法采用权利要求1至8之一所述系统实现。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

技术总结
本发明公开了一种基于固态储放氢的氢‑电‑冷‑热联供系统及其方法，所述系统利用固态储放氢模块进行氢能的存储与释放；采用跨临界二氧化碳热泵模块通过制冷和制热方式辅助所述固态储放氢模块对氢能的存储或释放，并且为园区供热和/或供冷；利用固定式发电模块为系统供电、园区供电以及电网供电。所述系统实现了动态储放氢机制，为实现稳定、可靠的固定式发电站提供有效保障，且实现了能量的多级、高效利用。

技术研发人员：屈治国,高伟,张剑飞,唐泽田,胡宇
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6