利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2023109045242
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种利用光伏光热电解水制氢的储能发电系统,其特征在于:包括顺次连接的光伏光热电解水制氢装置(7)、储氢部(8)以及氢燃料电池(13);

所述光伏光热电解水制氢装置(7)包括用于光伏发电的光伏组件(72)和用于进行电解水制取氢气的PEM电解池(76),所述PEM电解池(76)设置在所述光伏组件(72)的下方,所述光伏组件(72)产生的电能通过逆变器送回电网,或用于给所述PEM电解池(76)供电,所述PEM电解池(76)电解水产生的氢气通过氢气管路进入所述储氢部(8)存储备用;

所述储氢部(8)通过管路给所述氢燃料电池(13)提供氢气,在电网用电紧张时段,所述氢燃料电池(13)使用氢气发电,并通过逆变器将电能送回电网;

所述光伏光热电解水制氢装置(7)还包括导热硅胶(73)、相变储能板(77)、保温背板(78)、外框(79),所述光伏组件(72)为单玻光伏组件(721);

所述单玻光伏组件(721)的下表面与所述导热硅胶(73)接触设置,所述导热硅胶(73)的下表面与所述PEM电解池(76)接触设置,所述PEM电解池(76)的下表面固定设置有所述相变储能板(77),所述相变储能板(77)的下表面接触设置所述保温背板(78),所述外框(79)封装在导热硅胶(73)、PEM电解池(76)、相变储能板(77)和保温背板(78)的四周以及所述保温背板(78)的底面;

所述外框(79)上还包括第一导线孔(791)、第二导线孔(792)以及第三导线孔(793),所述第一导线孔(791)设置在外框(79)上与所述单玻光伏组件(721)相对应的位置,所述单玻光伏组件(721)的发电导线和电解正负极线从所述第一导线孔(791)引出,所述单玻光伏组件(721)的发电导线通过逆变器与电网相连接;

所述第二导线孔(792)和所述第三导线孔(793)均设置在外框(79)上与所述PEM电解池(76)相对应的位置,所述单玻光伏组件(721)的电解正负极线从所述第一导线孔(791)引出,并从所述第二导线孔(792)进入,为所述PEM电解池(76)供电;用于给所述PEM电解池(76)供水的进水管道也通过所述第二导线孔(792)进入所述PEM电解池(76)内;

所述第三导线孔(793)用于将所述PEM电解池(76)的氢气管道、氧气管道引出;电网的供电线路通过所述第二导线孔(792)进入所述PEM电解池(76)供电;

或者,所述光伏光热电解水制氢装置(7)还包括空气层(74)、太阳能吸收涂层(75)、相变储能板(77)、保温背板(78)、外框(79),所述光伏组件(72)为双玻光伏组件(722);

所述PEM电解池(76)的上表面固定设置有所述太阳能吸收涂层(75),所述双玻光伏组件(722)的下表面与所述太阳能吸收涂层(75)之间为所述空气层(74),所述PEM电解池(76)的下表面固定设置有所述相变储能板(77),所述相变储能板(77)的下表面接触设置所述保温背板(78),所述外框(79)封装在导热硅胶(73)、PEM电解池(76)、相变储能板(77)和保温背板(78)的四周以及所述保温背板(78)的底面;

所述外框(79)上还包括第一导线孔(791)、第二导线孔(792)以及第三导线孔(793),所述第一导线孔(791)设置在外框(79)上与所述双玻光伏组件(722)相对应的位置,所述双玻光伏组件(722)的发电导线和电解正负极线从所述第一导线孔(791)引出,所述双玻光伏组件(722)的发电导线通过逆变器与电网相连接;

所述第二导线孔(792)和所述第三导线孔(793)均设置在外框(79)上与所述PEM电解池(76)相对应的位置,所述双玻光伏组件(722)的电解正负极线从所述第一导线孔(791)引出,并从所述第二导线孔(792)进入,为所述PEM电解池(76)供电;用于给所述PEM电解池(76)供水的进水管道也通过所述第二导线孔(792)进入所述PEM电解池(76)内;

所述第三导线孔(793)用于将所述PEM电解池(76)的氢气管道、氧气管道引出;电网的供电线路通过所述第二导线孔(792)进入所述PEM电解池(76)供电。

2.根据权利要求1所述的一种利用光伏光热电解水制氢的储能发电系统,其特征在于:

所述光伏组件(72)的电解正负极线上设置有制氢储能开关(710),所述制氢储能开关(710)包括电磁继电器(710a)、电压变送器(710b)以及电流变送器(710c),所述电流变送器(710c)和所述电磁继电器(710a)串联设置在所述光伏组件(72)的电解正极线或电解负极线上,所述电压变送器(710b)连接在所述光伏组件(72)的电解正负极线之间,且所述电压变送器(710b)与所述电流变送器(710c)、电磁继电器(710a)并联。

3.根据权利要求2所述的一种利用光伏光热电解水制氢的储能发电系统,其特征在于:

所述光伏光热电解水制氢装置(7)还包括设置在所述光伏组件(72)上方的聚光器(71),所述聚光器(71)为复合抛物面聚光器,所述聚光器(71)的抛物面上表面的上部设置有第一太阳能辐射计(711),所述聚光器(71)底部的上表面设置有第二太阳能辐射计(712)。

4.根据权利要求3所述的一种利用光伏光热电解水制氢的储能发电系统,其特征在于:

所述储氢部(8)还包括依次串联设置在从所述第三导线孔(793)引出的氢气管道上的氢气测爆仪(81)、第一气水分离器(82)、第二流量计(83)、第二压力传感器(84)以及储氢罐(85),所述储氢罐(85)的出气口通过供氢管路与所述氢燃料电池(13)相连接;所述储氢罐(85)的进气口和出气口开放时段相异。

5.根据权利要求4所述的一种利用光伏光热电解水制氢的储能发电系统,其特征在于:

储能发电系统还包括储氧部(9),所述储氧部(9)包括依次串联设置在从所述第三导线孔(793)引出的氧气管道上的第二气水分离器(91)、第三流量计(92)以及储氧罐(94)。

6.根据权利要求5所述的一种利用光伏光热电解水制氢的储能发电系统,其特征在于:

储能发电系统还包括通过水管依次串联设置的第一电磁阀(1)、保温水箱(2)、水泵(3)、第二电磁阀(4)、第一流量计(5)、散热器(6),所述第一电磁阀(1)设置在所述保温水箱(2)的进水管路上,所述水泵(3)设置在所述保温水箱(2)的出水管路上,所述水泵(3)的出水端与所述第二电磁阀(4)的进水端相连通,所述第二电磁阀(4)的出水端与所述散热器(6)进水端相连通,所述第二电磁阀(4)和所述散热器(6)之间的管路上设置有所述第一流量计(5),所述散热器(6)的出水端与所述PEM电解池(76)的进水管道相连通;

所述保温水箱(2)内还设置有加热器(21)、液位传感器(22)和温度传感器(23);

终端处理器监测各传感器、流量计、辐射计的数值,以及氢气测爆仪(81)的报警信号,来控制各阀门的关断、水泵的流量以及PEM电解池内的供电电流。

7.根据权利要求6所述的一种利用光伏光热电解水制氢的储能发电系统,其特征在于:

储能发电系统还包括第一截止阀(11)和第二截止阀(12),所述第一气水分离器(82)将分离出的水汽通过纯水回收管路送回所述保温水箱(2),所述第一截止阀(11)设置在所述第一气水分离器(82)和所述保温水箱(2)之间的纯水回收管路上;所述第二气水分离器(91)将分离出的水汽通过纯水回收管路送回所述保温水箱(2),所述第二截止阀(12)设置在所述第二气水分离器(91)和所述保温水箱(2)之间的纯水回收管路上。

8.一种基于权利要求7所述的利用光伏光热电解水制氢的储能发电系统的储能发电方法,其特征在于:

在夜晚电网发电量盈余时,光伏组件(72)不工作,则由电网给储能发电系统供电,终端处理器根据保温水箱(2)内液位传感器(22)和温度传感器(23)所采集的数值,控制加热器(21)、第一电磁阀(1)、水泵(3)、第二电磁阀(4)和散热器(6),将保温水箱(2)内的纯水温度控制在预设温度后,使保温水箱(2)内的纯水流入PEM电解池(76)中,PEM电解池(76)内进行电解水制取氢气,储氢罐(85)的进气口打开、出气口关闭,氢气进入储氢罐(85)内存储备用;

在白天电网发电量不足时,光伏组件(72)通过光伏发电所产生的电能优先通过逆变器传送回电网,缓解用电紧张;若光伏组件(72)所产生的电能在缓解用电紧张后存在剩余,则给PEM电解池(76)供电,进行电解水制氢,储氢罐(85)的进气口打开、出气口关闭,制取的氢气进入储氢罐(85)内存储备用;

在白天电网发电量不足时,若光伏组件(72)通过光伏发电所产生的电能无法缓解用电紧张,则储氢罐(85)进气口关闭、出气口打开,给氢燃料电池(13)提供氢气,氢燃料电池(13)将氢气的化学能转化为电能,再通过逆变器传送回电网,缓解用电紧张。