【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及太陽能熱利用，具體涉及由太陽能耦合lng冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)及方法。
技術介紹
1、太陽能作為清潔、普遍及儲量“無限”的可再生能源，其開發(fā)對我國建設高效清潔低碳供能體系意義重大；lng具備環(huán)保、無毒且價格低廉的特點，利用其氣化過程的冷量有助于提高能源利用效率，促進生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
2、在既定的雙碳戰(zhàn)略目標下，多能源互補驅(qū)動的多聯(lián)產(chǎn)技術越發(fā)受到重視，綠電制氫耦合多聯(lián)產(chǎn)的能源系統(tǒng)能夠提供豐富的能源產(chǎn)品，其發(fā)展具有增強能源供應能力、節(jié)約資源和改善環(huán)境等作用。儲能作為現(xiàn)階段電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)的重要環(huán)節(jié)，對于提升可再生能源的持續(xù)供能有著十分積極的作用，熱泵儲電技術作為一種代表性的儲能技術，可以將電能儲存為熱能，并在用電高峰期再將其轉換回電能，該技術的特點在于適用壽命長、能量密度高且維護成本相對較低，是一種極具發(fā)展前景的儲電系統(tǒng)。
3、近年來，國內(nèi)外眾多學者圍繞多能源互補驅(qū)動的多聯(lián)產(chǎn)技術進行了大量研究，也涵蓋了太陽能、lng等能源形式，但研究發(fā)現(xiàn)在能源系統(tǒng)的設計過程中，如何有效的開發(fā)多種形式能源，實現(xiàn)多種能源產(chǎn)品聯(lián)供，提升多能源的綜合利用效率，降低過程的不可逆損失，還有待深入的研究。因此，基于多能源互補驅(qū)動的多聯(lián)產(chǎn)技術在能源領域的良好發(fā)展?jié)摿Γ绾螛嫿ㄇ‘數(shù)难h(huán)構型來高效開發(fā)太陽能，同時耦合利用lng冷能，成為了本領域研究人員亟待解決的技術問題。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術意在提供由太陽能耦合lng冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)及方法，以有效的開發(fā)多種形
2、為達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案，由太陽能耦合lng冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)及方法，本方案提升儲能效率，有效提高能源利用效率，系統(tǒng)包括太陽能光伏單元、電解水制氫單元、制冷加熱單元和熱泵儲電單元；
3、所述太陽能光伏單元包括電能部分和光熱部分，電能部分的出口與電解水制氫單元連接，通過電量驅(qū)動電解水制氫并存儲；電能部分的富裕電量與熱泵儲電單元連接，對電量進行儲存；光熱部分的第一出口與制冷加熱單元連接，制冷加熱單元的出口與熱泵儲電單元連接，為熱泵儲電單元提供外部熱能，并經(jīng)熱泵儲電單元和太陽能光伏單元連接；
4、還包括lng冷能單元，lng冷能單元與熱泵儲電單元連接，通過lng冷能單元將熱泵儲電單元中的熱能轉換為電能，并將lng冷能單元中的lng轉換為ng輸出。
5、本方案的原理及優(yōu)點是：
6、一般在太陽能的能源利用中，利用太陽能制氫和發(fā)電調(diào)峰是一種常用的方法，太陽能制氫的能源轉換效率相對較高，但是現(xiàn)有的太陽能發(fā)電裝置由于設備限制，太陽能的能源轉換效率非常低，所以在發(fā)電領域只能作為一種輔助手段。實際研究中發(fā)現(xiàn)，使用多模塊聯(lián)產(chǎn)的方式可以有效地提高太陽能的能源利用率。
7、將太陽能應用到lng的氣化過程中可以有效地提高太陽能的能源利用效率，太陽能產(chǎn)生的熱能能夠直接充當lng氣化的熱源，而lng氣化會產(chǎn)生的大量冷能，這部分冷能則可以實現(xiàn)更高效率的發(fā)電。
8、由此，本方案采用太陽能光伏/熱能裝置將太陽能直接轉換為電能與熱能，其中電能可直接驅(qū)動質(zhì)子交換膜進行電解水制氫，富裕電量將通過熱泵儲電循環(huán)進行存儲；其中熱能可驅(qū)動吸收式制冷循環(huán)產(chǎn)生冷量或通過板換供熱，同時串聯(lián)熱泵儲電循環(huán)作為外部熱源，以此提升儲能效率，有效提高能源利用效率。
9、其中，制冷加熱循環(huán)單元和熱泵儲電單元通過三通閥和換熱器直接連通在一起，制冷加熱單元的中間介質(zhì)導熱油充當熱泵儲電單元的熱源，熱泵儲電單元和lng冷能單元直接連通，從而實現(xiàn)多能源連通利用，提高能源利用率，同時減少能源損耗。
10、并且，現(xiàn)有的lng冷能發(fā)電系統(tǒng)一般為獨立系統(tǒng)，發(fā)電效率和熱源的溫度有很大關聯(lián)。本方案中利用太陽能耦合lng冷能發(fā)電系統(tǒng)，一方面，提高了熱源的溫度且不增加功耗，增加了發(fā)電效率；另一方面，相比兩套系統(tǒng)獨立運行，聯(lián)合系統(tǒng)的設備數(shù)量更少，減少了裝置成本。
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1.由太陽能耦合LNG冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，其特征在于：包括太陽能光伏單元、電解水制氫單元、制冷加熱單元和熱泵儲電單元；
2.根據(jù)權利要求1所述的由太陽能耦合LNG冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述電解水制氫單元包括水加熱器，水加熱器的出口與質(zhì)子交換膜電解槽的入口連接；質(zhì)子交換膜電解槽的氧氣出口與氧氣分離器的入口連接，氧氣分離器的水出口與水加熱器的出口流股匯合后與質(zhì)子交換膜電解槽的入口連接；氧氣分離器的氧氣出口與其他設備連接；質(zhì)子交換膜電解槽的氫氣出口與儲氫罐的入口連接；太陽能光伏單元與質(zhì)子交換膜電解槽連接，并驅(qū)動質(zhì)子交換膜電解槽電解水制氫。
3.根據(jù)權利要求1所述的由太陽能耦合LNG冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述制冷加熱單元包括制冷部分和供熱部分；所述制冷部分包括發(fā)生器，所述太陽能光伏單元的光熱部分通過第一三通閥與發(fā)生器的高溫側入口連接；發(fā)生器的第一低溫側出口與第一冷凝器的高溫側入口連接，第一冷凝器的高溫側出口與第一節(jié)流閥的入口連接，第一節(jié)流閥的出口與蒸發(fā)器的低溫側入口連接，蒸發(fā)器的低溫側出口與吸收器的第一高溫側入口連接，吸收器的高溫側
4.根據(jù)權利要求3所述的由太陽能耦合LNG冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述供熱部分包括與發(fā)生器高溫側出口連接的第二三通閥，第二三通閥的第一出口與第一換熱器的高溫側入口連接，第一換熱器的高溫側入口與第二三通閥的第一入口連接，第二三通閥的第二出口與熱泵儲電單元連接，并通過熱泵儲電單元與光熱部分入口連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的由太陽能耦合LNG冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述熱泵儲電單元包括熱泵循環(huán)蒸發(fā)器，熱泵循環(huán)蒸發(fā)器的低溫側出口與壓縮機的入口連通，壓縮機由電能部分的富裕電量驅(qū)動，壓縮機的出口與第二冷凝器的高溫側入口連接，第二冷凝器的高溫側出口與第三節(jié)流閥的入口連接，第三節(jié)流閥的出口與熱泵循環(huán)蒸發(fā)器的低溫側入口連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的由太陽能耦合LNG冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，其特征在于：還包括第二冷凝器的低溫側出口與高溫儲罐的入口連接，高溫儲罐的出口與第二泵的入口連接，第二泵的出口與發(fā)電循環(huán)蒸發(fā)器的高溫側入口連接，發(fā)電循環(huán)蒸發(fā)器的高溫側出口與低溫儲罐的入口連接，低溫儲罐的出口與第三泵的入口連接，第三泵的出口與第二冷凝器的低溫側入口連接。
7.根據(jù)權利要求6所述的由太陽能耦合LNG冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，其特征在于：還包括發(fā)電循環(huán)蒸發(fā)器的低溫側出口與透平的入口連接，透平的出口與發(fā)電循環(huán)冷凝器的高溫側入口連接，發(fā)電循環(huán)冷凝器的高溫側出口與工質(zhì)泵的入口連接，工質(zhì)泵的出口與發(fā)電循環(huán)蒸發(fā)器的低溫側入口連接。
8.根據(jù)權利要求7所述的由太陽能耦合LNG冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述LNG冷能單元包括LNG冷能儲罐，LNG冷能儲罐的出口與加壓泵的入口連接，加壓泵的出口與發(fā)電循環(huán)冷凝器的低溫側入口連接，發(fā)電循環(huán)冷凝器的低溫側出口與第二換熱器的低溫側入口連接，第二換熱器的低溫側出口與LNG透平的入口連接，LNG透平的出口連接LNG接收站設備。
9.由太陽能耦合LNG冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能方法，其特征在于，應用于權利要求1-8中任一所述的由太陽能耦合LNG冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，包括：
10.根據(jù)權利要求9所述的由太陽能耦合LNG冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能方法，其特征在于，在熱能儲存與轉換中，
...【技術特征摘要】
1.由太陽能耦合lng冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，其特征在于：包括太陽能光伏單元、電解水制氫單元、制冷加熱單元和熱泵儲電單元；
2.根據(jù)權利要求1所述的由太陽能耦合lng冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述電解水制氫單元包括水加熱器，水加熱器的出口與質(zhì)子交換膜電解槽的入口連接；質(zhì)子交換膜電解槽的氧氣出口與氧氣分離器的入口連接，氧氣分離器的水出口與水加熱器的出口流股匯合后與質(zhì)子交換膜電解槽的入口連接；氧氣分離器的氧氣出口與其他設備連接；質(zhì)子交換膜電解槽的氫氣出口與儲氫罐的入口連接；太陽能光伏單元與質(zhì)子交換膜電解槽連接，并驅(qū)動質(zhì)子交換膜電解槽電解水制氫。
3.根據(jù)權利要求1所述的由太陽能耦合lng冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述制冷加熱單元包括制冷部分和供熱部分；所述制冷部分包括發(fā)生器，所述太陽能光伏單元的光熱部分通過第一三通閥與發(fā)生器的高溫側入口連接；發(fā)生器的第一低溫側出口與第一冷凝器的高溫側入口連接，第一冷凝器的高溫側出口與第一節(jié)流閥的入口連接，第一節(jié)流閥的出口與蒸發(fā)器的低溫側入口連接，蒸發(fā)器的低溫側出口與吸收器的第一高溫側入口連接，吸收器的高溫側出口與第一泵的入口連接，第一泵的出口與溶液換熱器的低溫側入口連接，溶液換熱器的低溫側出口與發(fā)生器的低溫側入口連通；發(fā)生器的第二低溫側出口與溶液換熱器的高溫側入口連通，溶液換熱器的高溫側出口與第二節(jié)流閥的入口連通，第二節(jié)流閥的出口與吸收器的第二高溫側入口連通。
4.根據(jù)權利要求3所述的由太陽能耦合lng冷能制氫多聯(lián)產(chǎn)儲能系統(tǒng)，其特征在于：所述供熱部分包括與發(fā)生器高溫側出口連接的第二三通閥，第二三通閥的第一出口與第一換熱器的高溫側入口連接，第一換熱器的高溫側入口與第二三通閥的第一入口連接，第二三通閥的第二出口與熱泵儲電單元連接，并通過熱泵儲電單元與光熱部分入口連接。
...【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：吳進濤，李期斌，甘能，梁為，敖小林，唐浩瀾，謝望，
申請(專利權)人：重慶長征重工有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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