【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及燃料電池，具體涉及一種大功率燃料電池熱電聯供儲能系統及其工作方法。
技術介紹
1、使用大功率氫燃料電池可以對電網進行有效調峰，并達到低碳目標。而燃料電池發電效率不高，約為40％～60％，大部分能量以熱量的形式釋放，該熱量通過冷卻系統主動排除，上述方式造成了能源浪費?，F有技術通過熱管理方法實現對余熱的高效利用，從而提升燃料電池系統熱電聯產能量利用效率。大功率燃料電池在運行時有多重參數參差不齊、排放時機不確定的低溫熱源，利用困難大，需要開發新型的儲熱技術。傳統方法通常只能對外供應電能，無法滿足用戶復雜的冷、熱、電能需求。
2、cn116344861a公開了一種質子交換膜氫燃料電池熱電聯產系統，該系統注重中低溫燃料電池的住宅式熱電聯產應用，余熱用于地暖與采暖供水。但熱水溫度較低，限制了供熱距離，因此此類系統往往采用分布式就近消納。同時，因用戶用熱需求的限制，會出現熱電需求不匹配導致系統效率降低的問題
3、另外，現有的帶熱電聯供的燃料電池系統也存在一些技術問題，在現有的燃料電池熱電聯供系統的研究中，只回收了pemfc的余熱，沒有考慮其他余熱的利用；并且在不同的工況和需求時間下，用戶的供冷和供熱需求非常不均衡，整個系統的余熱利用不充分，從而導致燃料電池系統熱電聯產能量利用效率很低。
4、因此，亟待設計一種大功率燃料電池熱電聯供儲能系統及其工作方法，解決上述現有技術存在的問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供了一種大功率燃料電池熱電
2、為達上述目的，本專利技術采用了如下技術方案：
3、一種大功率燃料電池熱電聯供儲能系統，所述大功率燃料電池熱電聯供儲能系統包括：大功率質子交換膜燃料電池發電單元、供電儲能單元和供熱供冷單元；
4、所述供電儲能單元包括第一冷凝器、第一循環泵、第一熱交換器、膨脹機、發電機和儲能電池；第一冷凝器的出口連接第一循環泵的入口，第一循環泵的出口連接第一熱交換器液態工作介質入口，第一熱交換器液態工作介質出口連接膨脹機的入口，膨脹機的出口連接第一冷凝器的入口；膨脹機與發電機連接，發電機為儲能電池供電；
5、所述供熱供冷單元包括吸收器、第二循環泵、第二熱交換器、第三熱交換器、高溫發生器、低溫發生器和減壓閥；吸收器的制冷劑出口連接第二循環泵的入口，第二循環泵的出口連接第二熱交換器的冷源入口，第二熱交換器的冷源出口連接第三熱交換器的冷源入口，第三熱交換器的冷源出口連接高溫發生器，高溫發生器連接第三熱交換器的熱源入口，第三熱交換器的熱源出口連接低溫發生器，低溫發生器連接第二熱交換器的熱源入口，第二熱交換器的熱源出口連接減壓閥，減壓閥連接吸收器的制冷劑入口；且高溫發生器與低溫發生器連接；
6、所述大功率質子交換膜燃料電池發電單元中的燃料電池的冷卻液從冷卻液出口流出，先流經供電儲能單元的第一熱交換器，再流經供熱供冷單元的高溫發生器，然后由燃料電池的冷卻液入口回流至燃料電池內。
7、進一步的，所述供熱供冷單元還包括第二冷凝器、膨脹閥和蒸發器，所述第二冷凝器連接在低溫發生器的下游，所述膨脹閥連接在第二冷凝器的下游，所述蒸發器連接在膨脹閥的下游，所述蒸發器與吸收器連接。
8、進一步的，所述大功率燃料電池熱電聯供儲能系統還包括供熱回路，熱水管道依次經過第二冷凝器、吸收器和第一冷凝器后，連接至保溫水箱。
9、進一步的，所述大功率燃料電池熱電聯供儲能系統還包括供冷回路，冷水管道經過蒸發器。
10、進一步的，所述燃料電池產生的電能經ac/dc轉換器后供用戶使用或為儲能電池供電；在用戶需要時，所述儲能電池儲存的電能經ac/dc轉換器后供用戶使用。
11、進一步的，所述供熱供冷單元中的制冷劑采用氨水混合液或水/溴化鋰溶液。
12、進一步的，所述供電儲能單元中的液態工作介質采用具有低沸點特性的工作介質。
13、本專利技術還提供了一種基于上述大功率燃料電池熱電聯供儲能系統的工作方法，所述工作方法具體如下：
14、燃料電池啟動后，第一冷凝器中的液態工作介質，在第一循環泵的作用下，進入第一熱交換器，經過第一熱交換器與燃料電池的高溫冷卻液進行熱交換，液態工作介質被加熱蒸發形成高壓蒸汽工作介質，高壓蒸汽工作介質進入膨脹機，推動膨脹機做功，膨脹機向外輸出機械功，與膨脹機相連接的發電機開始發電，發電機產生的電能進入儲能電池，形成備用能源，高壓蒸汽工作介質經過膨脹機后轉換成低壓蒸汽工作介質，低壓蒸汽工作介質進入第一冷凝器中，冷凝成液態工作介質，在第一循環泵的作用下繼續循環；
15、吸收器中的低溫液態制冷劑，在第二循環泵的作用下，依次經過第二熱交換器和第三熱交換器，達到高溫發生器，在高溫發生器中，低溫液態制冷劑與燃料電池的高溫冷卻液進行熱交換，低溫液態制冷劑中的水蒸發形成一次流水蒸汽，蒸發后的濃縮液態制冷劑再次進入第三換熱器，與低溫液態制冷劑進行熱交換，使低溫液態制冷劑回收濃縮液態制冷劑的余熱；隨后濃縮液態制冷劑進入低溫發生器，與此同時，在高溫發生器中蒸發形成的一次流水蒸氣進入低溫發生器作為熱源，與低溫發生器中的濃縮液態制冷劑進一步熱交換，使得濃縮液態制冷劑中的水進一步蒸發形成二次流水蒸汽，二次蒸發后的濃縮液態制冷劑再次進入第二熱交換器，與低溫液態制冷劑進一步的熱交換，回收更多熱量；隨后濃縮液態制冷劑經過減壓閥后回流至吸收器中。
16、進一步的，所述工作方法還包括：
17、一次流水蒸氣和二次流水蒸氣離開低溫發生器進入第二冷凝器冷凝，冷凝后形成的液態水經過膨脹閥形成低溫液態水，低溫液態水進入蒸發器，在蒸發器中低溫液態水吸收熱量變為常溫液態水，隨后常溫液態水進入吸收器，與回流入吸收器的濃縮液態制冷劑混合。
18、進一步的，所述工作方法還包括：
19、熱水管道中的水在第二冷凝器中與一次流水蒸氣和二次流水蒸氣發生熱交換，吸收熱量；隨后進入吸收器，與液態制冷劑發生熱交換，熱水管道中的水進一步吸收熱量升溫；接下來，熱水管道中的水進入第一冷凝器，與低壓蒸汽工作介質發生熱交換，熱水管道中的水進一步吸收熱量升溫；最后熱水管道中的水流入保溫水箱，在用戶需要時，隨時為用戶提供熱水；
20、冷水管道中的水在蒸發器中與低溫液態水發生熱交換，低溫液態水吸收熱量變為常溫液態水；冷水管道中的水釋放熱量溫度降低，在用戶需要時，隨時為用戶提供冷水。
21、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
22、(1)本專利技術中大功率燃料電池熱電聯供儲能系統，作為供電系統時，可并網輸出或離網輸出；作為供熱系統時，通過設置保溫水箱儲存熱量和供熱，方便用戶根據用熱需求及時高效地獲得熱水；作為供冷系統時，通過冷水管道實時為用戶提供冷水；作為儲能系統，在燃料電池正常運行時，燃本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種大功率燃料電池熱電聯供儲能系統，其特征在于，所述大功率燃料電池熱電聯供儲能系統包括：大功率質子交換膜燃料電池發電單元、供電儲能單元和供熱供冷單元；
2.如權利要求1所述的大功率燃料電池熱電聯供儲能系統，其特征在于，所述供熱供冷單元還包括第二冷凝器、膨脹閥和蒸發器，所述第二冷凝器連接在低溫發生器的下游，所述膨脹閥連接在第二冷凝器的下游，所述蒸發器連接在膨脹閥的下游，所述蒸發器與吸收器連接。
3.如權利要求2所述的大功率燃料電池熱電聯供儲能系統，其特征在于，所述大功率燃料電池熱電聯供儲能系統還包括供熱回路，熱水管道依次經過第二冷凝器、吸收器和第一冷凝器后，連接至保溫水箱。
4.如權利要求2所述的大功率燃料電池熱電聯供儲能系統，其特征在于，所述大功率燃料電池熱電聯供儲能系統還包括供冷回路，冷水管道經過蒸發器。
5.如權利要求1所述的大功率燃料電池熱電聯供儲能系統，其特征在于，所述燃料電池產生的電能經AC/DC轉換器后供用戶使用或為儲能電池供電；在用戶需要時，所述儲能電池儲存的電能經AC/DC轉換器后供用戶使用。
6.如
7.如權利要求1所述的大功率燃料電池熱電聯供儲能系統，其特征在于，所述供電儲能單元中的液態工作介質采用具有低沸點特性的工作介質。
8.一種基于權利要求1-7任一項所述大功率燃料電池熱電聯供儲能系統的工作方法，其特征在于，所述工作方法具體如下：
9.如權利要求8所述的工作方法，其特征在于，所述工作方法還包括：
10.如權利要求9所述的工作方法，其特征在于，所述工作方法還包括：
...【技術特征摘要】
1.一種大功率燃料電池熱電聯供儲能系統，其特征在于，所述大功率燃料電池熱電聯供儲能系統包括：大功率質子交換膜燃料電池發電單元、供電儲能單元和供熱供冷單元；
2.如權利要求1所述的大功率燃料電池熱電聯供儲能系統，其特征在于，所述供熱供冷單元還包括第二冷凝器、膨脹閥和蒸發器，所述第二冷凝器連接在低溫發生器的下游，所述膨脹閥連接在第二冷凝器的下游，所述蒸發器連接在膨脹閥的下游，所述蒸發器與吸收器連接。
3.如權利要求2所述的大功率燃料電池熱電聯供儲能系統，其特征在于，所述大功率燃料電池熱電聯供儲能系統還包括供熱回路，熱水管道依次經過第二冷凝器、吸收器和第一冷凝器后，連接至保溫水箱。
4.如權利要求2所述的大功率燃料電池熱電聯供儲能系統，其特征在于，所述大功率燃料電池熱電聯供儲能系統還包括供冷回路，冷水管道經過蒸發器。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：黃浩，黃易元，唐廷江，余竟，熊路陽，陳賽豪，王路松，
申請(專利權)人：武漢雄韜氫雄燃料電池科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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