【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及燃料電池發電，具體涉及到基于混合燃料的sofc發電與電解制氫聯合系統及控制方法。
技術介紹
1、固體氧化物燃料電池，即sofc，是一種清潔高效的發電裝置，額定工況下發電效率能達到60%左右，直接將化學能轉化為電能，比傳統燃燒發電更加高效，比風光發電更加穩定，不容易導致棄電現象。
2、然而，在現有的sofc發電技術方案中，主要采用天然氣作為燃料進行發電，這種方案不僅發電成本高，而且會存在大量的碳排放；如果單純采用氫氣作為燃料進行發電，則需要大量穩定的綠氫供應，通過網電制氫，同樣存在大量的碳排放且增加了電網的負擔，而通過風光電解水雖然能夠提供大量的綠氫資源，但風光能源的供電波動性會使得氫氣供應不穩定，因此上述這些方案都難以高效、環保地進行sofc發電。
技術實現思路
1、本申請實施例提供了基于混合燃料的sofc發電與電解制氫聯合系統及控制方法，提高能源資源的利用率，有效擴大了sofc發電的應用場景。
2、第一方面，本申請實施例提供了基于混合燃料的sofc發電與電解制氫聯合系統，包括：
3、sofc發電系統，包括第一管路、第二管路、重整器、sofc電堆和燃燒器，所述第一管路通過所述重整器連接所述sofc電堆的陽極輸入端，所述第一管路用于通入天然氣和氫氣的摻氫混合氣體，所述第二管路連接所述sofc電堆的陰極輸入端，所述第二管路用于通入空氣和氧氣的摻氧混合氣體，所述sofc電堆的陽極輸出端和陰極輸出端連接到所述燃燒器的輸入端；
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5、余熱回收裝置，包括氣液換熱器和熱水循環系統，所述氣液換熱器耦合到所述sofc發電系統，以利用所述sofc發電系統的尾氣加熱所述熱水循環系統中的水，所述熱水循環系統通過熱水管路向所述電解水制氫系統提供熱水，以及向所述重整器提供水蒸氣。
6、在一些實施例中，所述熱水循環系統包括氣液分離器、二氧化碳捕集裝置和水箱，所述氣液分離器的輸入端連接所述氣液換熱器的輸出端，所述二氧化碳捕集裝置的輸入端連接所述氣液分離器的氣體輸出端，所述水箱的輸入端連接所述氣液分離器的液體輸出端。
7、在一些實施例中，所述熱水循環系統還包括純水機，所述純水機的輸入端連接所述水箱的輸出端以提純所述水箱的冷凝水，所述純水機的第一輸出端連接所述熱水管路。
8、在一些實施例中，所述熱水循環系統還包括蒸發器，所述蒸發器的輸入端連接所述純水機的第二輸出端，所述蒸發器的輸出端連接所述水蒸氣管路，以向所述重整器提供水蒸氣。
9、在一些實施例中，所述電解水制氫系統還包括熱水罐和熱水循環泵，所述熱水罐包括第一管口和第二管口，所述第一管口連接所述熱水管路，所述第二管口連接所述熱水循環泵的輸入端，所述熱水循環泵的輸出端連接到所述純水機的第一輸出端。
10、在一些實施例中，所述電解水制氫系統還包括堿液循環裝置，所述堿液循環裝置的輸入端連接所述熱水罐的輸出管口，所述堿液循環裝置用于通過控制所述熱水罐的輸入，以調控所述電解槽中堿性溶液的濃度。
11、在一些實施例中，所述電解水制氫系統還包括氫氣存儲罐和氧氣存儲罐，所述氫氣輸出端通過所述氫氣存儲罐連接所述第一管路以提供氫氣，所述氧氣輸出端通過所述氧氣存儲罐連接所述第二管路以提供氧氣。
12、在一些實施例中，所述聯合系統還包括風光發電設備和變電箱，所述電解槽的電解取電端口連接所述風光發電設備的供電接口、所述變電箱的供電端口和所述sofc電堆的供電端口，所述sofc電堆的供電端口還通過所述變電箱連接到負載設備和電網。
13、第二方面，本申請實施例提供了一種控制方法，應用于如第一方面所述的基于混合燃料的sofc發電與電解制氫聯合系統，所述電解水制氫系統還包括氫氣存儲罐和氧氣存儲罐，所述控制方法包括：
14、打開天然氣閥門和所述氫氣存儲罐的氫氣閥門，向所述第一管路提供所述摻氫混合氣體到所述sofc電堆的陽極輸入端，并檢測所述氫氣存儲罐的氫氣儲量；
15、打開空氣閥門和所述氧氣存儲罐的氧氣閥門，向所述第二管路提供所述摻氧混合氣體到所述sofc電堆的陰極輸入端，并檢測所述氧氣存儲罐的氧氣儲量；
16、根據所述氫氣儲量的大小調節所述氫氣閥門的開度以改變所述摻氫混合氣體的混合比例，根據所述氧氣儲量的大小調節所述氧氣閥門的開度以改變所述摻氧混合氣體的混合比例，其中，所述氫氣閥門和所述氧氣閥門的開度調節范圍均為0-100%。
17、在一些實施例中，所述根據所述氫氣儲量的大小調節所述氫氣閥門的開度以改變所述摻氫混合氣體的混合比例，包括：
18、若所述氫氣儲量低于第一預設值，關閉所述氫氣閥門，以將天然氣作為燃料進行發電；
19、若所述氫氣儲量高于第二預設值，全開所述氫氣閥門且關閉所述天然氣閥門，以將氫氣作為燃料進行發電。
20、在一些實施例中，所述聯合系統還包括風光發電設備和變電箱，所述電解槽的電解取電端口連接所述風光發電設備的供電接口、所述變電箱的供電端口和所述sofc電堆的供電端口，所述控制方法還包括：
21、若所述風光發電設備的供電量低于所述電解槽的第一負荷預設值，通過所述sofc電堆和/或所述電網取部分電補償供電給所述電解水制氫系統以維持安全的制氫過程，確保所述電解槽工作在第一負荷預設值之上；
22、若風光發電設備的供電量低于所述電解槽的第二負荷預設值不得不進行停機時，通過所述sofc電堆和/或所述電網提供最低保護電流，以抑制所述電解槽在停機時產生的有害的反向電流，其中，所述第一負荷預設值大于所述第二負荷預設值。
23、在一些實施例中，所述控制方法還包括：
24、在谷電時段，若檢測到所述socf電堆的發電消納比例低于預設消納比例下限，通過所述變電箱將所述socf電堆的全部發電量供給所述電解槽。
25、本申請實施例提供的基于混合燃料的sofc發電與電解制氫聯合系統及控制方法，至少具有以下有益效果：本申請實施例提供了基于混合燃料的sofc發電與電解制氫聯合系統，包括sofc發電系統，電解水制氫系統和余熱回收裝置，通過電解水制氫系統中電解槽進行電解水生產氫氣和氧氣，通過氫氧分離裝置將氫氣和氧氣分離，氫氣混合天然氣得到摻氫混合氣體，氧氣混合空氣得到摻氧混合氣體，摻氫混合氣體和摻氧混合氣體分別提供給sofc發電系統的第一管路和第二管路，進而將摻氫混合氣體和摻氧混合氣體通過陽極輸入端和陰極輸入端輸入到sofc電堆，進行發電，另一方面，利用sofc發電系統排出尾氣，通過氣液換熱器收集尾氣的熱能以加熱熱水循環系統中的水，并將熱水補充到電解槽中；在本申請實施例中，通過余熱回收裝置將發電過程中損失的尾氣熱能搜集起來，并利用到電解水制氫過程中，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于混合燃料的SOFC發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于混合燃料的SOFC發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，所述熱水循環系統包括氣液分離器、二氧化碳捕集裝置和水箱，所述氣液分離器的輸入端連接所述氣液換熱器的輸出端，所述二氧化碳捕集裝置的輸入端連接所述氣液分離器的氣體輸出端，所述水箱的輸入端連接所述氣液分離器的液體輸出端。
3.根據權利要求2所述的基于混合燃料的SOFC發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，所述熱水循環系統還包括純水機，所述純水機的輸入端連接所述水箱的輸出端以提純所述水箱的冷凝水，所述純水機的第一輸出端連接所述熱水管路。
4.根據權利要求3所述的基于混合燃料的SOFC發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，所述熱水循環系統還包括蒸發器，所述蒸發器的輸入端連接所述純水機的第二輸出端，所述蒸發器的輸出端連接水蒸氣管路，以向所述重整器提供水蒸氣。
5.根據權利要求3所述的基于混合燃料的SOFC發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，所述電解水制氫系統還包括熱水罐和熱水循環泵，所述熱水罐包括第
6.根據權利要求5所述的基于混合燃料的SOFC發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，所述電解水制氫系統還包括堿液循環裝置，所述堿液循環裝置的輸入端連接所述熱水罐的輸出管口，所述堿液循環裝置用于通過控制所述熱水罐的輸入，以調控所述電解槽中堿性溶液的濃度。
7.根據權利要求1所述的基于混合燃料的SOFC發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，所述電解水制氫系統還包括氫氣存儲罐和氧氣存儲罐，所述氫氣輸出端通過所述氫氣存儲罐連接所述第一管路以提供氫氣，所述氧氣輸出端通過所述氧氣存儲罐連接所述第二管路以提供氧氣。
8.根據權利要求1所述的基于混合燃料的SOFC發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，所述聯合系統還包括風光發電設備和變電箱，所述電解槽的電解取電端口連接所述風光發電設備的供電接口、所述變電箱的供電端口和所述SOFC電堆的供電端口，所述SOFC電堆的供電端口還通過所述變電箱連接到負載設備和電網。
9.一種控制方法，其特征在于，應用于如權利要求1至8任意一項所述的基于混合燃料的SOFC發電與電解制氫聯合系統，所述電解水制氫系統還包括氫氣存儲罐和氧氣存儲罐，所述控制方法包括：
10.根據權利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述根據所述氫氣儲量的大小調節所述氫氣閥門的開度以改變所述摻氫混合氣體的混合比例，包括：
...【技術特征摘要】
1.基于混合燃料的sofc發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于混合燃料的sofc發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，所述熱水循環系統包括氣液分離器、二氧化碳捕集裝置和水箱，所述氣液分離器的輸入端連接所述氣液換熱器的輸出端，所述二氧化碳捕集裝置的輸入端連接所述氣液分離器的氣體輸出端，所述水箱的輸入端連接所述氣液分離器的液體輸出端。
3.根據權利要求2所述的基于混合燃料的sofc發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，所述熱水循環系統還包括純水機，所述純水機的輸入端連接所述水箱的輸出端以提純所述水箱的冷凝水，所述純水機的第一輸出端連接所述熱水管路。
4.根據權利要求3所述的基于混合燃料的sofc發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，所述熱水循環系統還包括蒸發器，所述蒸發器的輸入端連接所述純水機的第二輸出端，所述蒸發器的輸出端連接水蒸氣管路，以向所述重整器提供水蒸氣。
5.根據權利要求3所述的基于混合燃料的sofc發電與電解制氫聯合系統，其特征在于，所述電解水制氫系統還包括熱水罐和熱水循環泵，所述熱水罐包括第一管口和第二管口，所述第一管口連接所述熱水管路，所述第二管口連接所述熱水循環泵的輸入端，所述熱水循環泵的輸出端連接到所述純水機的第一輸出端。
6.根據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：莫瀅鈺，白帆飛，王奕，林梓榮，陳錦芳，
申請(專利權)人：廣東佛燃科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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