一种氢能和太阳能互补的热电联供系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种氢能和太阳能互补的热电联供系统，包括质子交换膜燃料电池发电系统、蒸气压缩式热泵系统、太阳能光伏发电系统、直流母线和蓄电池组，质子交换膜燃料电池发电系统、蒸气压缩式热泵系统、太阳能光伏发电系统和蓄电池组均与直流母线相连，质子交换膜燃料电池发电系统和太阳能光伏发电系统产生的电流通过直流母线储存在蓄电池组中或驱动蒸气压缩式热泵系统工作，质子交换膜燃料电池发电系统的余热也可直接用于供热。本实用新型专利技术可兼顾电能和热能的供应，灵活性好；制热效率高，充分利用了燃料电池的电能及余热；综合能源利用率高。

A combined heat and power supply system with hydrogen and solar energy complementary

The utility model discloses a combined heat and electricity supply system with complementary hydrogen energy and solar energy, which comprises a proton exchange membrane fuel cell power generation system, a steam compression heat pump system, a solar photovoltaic power generation system, a DC bus and a storage battery set, a proton exchange membrane fuel cell power generation system, a steam compression heat pump system, and solar energy. The current generated by the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) and solar photovoltaic (PV) power generation systems is stored in the battery or drives the vapor compression heat pump system to work. The residual heat of PEMFC power generation system can also be directly used. Heat supply. The utility model has the advantages of good flexibility, high heating efficiency, full utilization of fuel cell power and waste heat, and high comprehensive energy utilization ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种氢能和太阳能互补的热电联供系统
本技术涉及热能动力
，尤其涉及一种氢能和太阳能互补的热电联供系统。
技术介绍
与直接电加热相比，热泵具有较高的制热效率(能效比一般能达到3以上)，具有省电、节能、环保的特点。但由于热泵仍需要消耗高品位的电能，在远离电网的地方应用受到限制。太阳能光伏电池可以充分利用取之不尽、用之不竭且廉价的太阳光来产生电能，是一种清洁、无污染的发电方式，但由于太阳能具有间歇性的特点，晴天有阴天没有，白天有晚上没有，因此在需要稳定的能源供应的地方并不方便使用。氢燃料电池发电系统使用氢作燃料，反应的产物只有水，同样是一种清洁、无污染的发电方式。但氢燃料电池所使用的氢气价格较贵，且燃料电池目前的实用效率只有50％左右，即输入燃料电池的氢能只有50％能转化成电能，剩下的50％能量都以热量的形式白白排放掉了，而没有得到充分的利用。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的实施例提供了一种综合利用质子交换膜燃料电池、太阳能光伏电池、热泵各自的优点，并避免其缺点，实现氢能和太阳能互补的热电联供系统。本技术的实施例提供一种氢能和太阳能互补的热电联供系统，包括质子交换膜燃料电池发电系统、蒸气压缩式热泵系统、太阳能光伏发电系统、直流母线和蓄电池组，所述质子交换膜燃料电池发电系统、蒸气压缩式热泵系统、太阳能光伏发电系统和蓄电池组均与直流母线相连，所述质子交换膜燃料电池发电系统和太阳能光伏发电系统产生的电流通过直流母线储存在蓄电池组中或驱动给蒸气压缩式热泵系统工作，所述蒸气压缩式热泵系统包括直流制冷压缩机，所述直流母线将电流供应给直流制冷压缩机，所述直流制冷压缩机运转进而驱动所述蒸气压缩式热泵系统实现供热，同时，质子交换膜燃料电池发电系统的余热也能直接用于供热。进一步，所述太阳能光伏发电系统包括太阳能光伏阵列、第一直流-直流变换器以及相应的连接导线，所述太阳能光伏阵列和第一直流-直流变换器之间设有第一开关，所述太阳能光伏阵列包括一个或多个太阳能电池组件，所述太阳能光伏阵列输出的直流电经第一直流-直流变换器转换为稳定直流电；所述太阳能光伏阵列具有输出正接线端子和输出负接线端子，所述第一直流-直流变换器具有输入正接线端子、输入负接线端子、输出正接线端子和输出负接线端子，所述太阳能光伏阵列的输出正接线端子接第一直流-直流变换器的输入正接线端子，所述太阳能光伏阵列的输出负接线端子接第一直流-直流变换器的输入负接线端子；所述第一直流-直流变换器的输出正接线端子接直流母线的正极导线，所述第一直流-直流变换器的输出负接线端子接直流母线的负极导线。进一步，所述蒸气压缩式热泵系统还包括室内侧换热器、室内侧风扇、节流元件、室外侧换热器、室外侧风扇及相应的连接管路，所述直流制冷压缩机、室内侧换热器、节流元件和室外侧换热器通过相应的连接管路依次连接，所述室内侧风扇设在室内侧换热器的一侧，所述室外侧风扇设在室外侧换热器的一侧，所述直流制冷压缩机、室内侧换热器、节流元件、室外侧换热器和相应的连接管路中充注有制冷剂，所述室内侧换热器和室外侧换热器是制冷剂和空气的热交换器，所述室内侧风扇和室外侧风扇分别用于加速室内侧换热器和室外侧换热器的空气对流。进一步，所述质子交换膜燃料电池发电系统包括质子交换膜燃料电池电堆、氢气供应系统、空气供应系统、第二直流-直流变换器、水泵、散热水箱、散热风扇、膨胀水箱、设于室内的辐射散热器和相应的连接管路，所述质子交换膜燃料电池电堆连接氢气供应系统和空气供应系统，所述质子交换膜燃料电池电堆通过第二开关连接第二直流-直流变换器，所述质子交换膜燃料电池电堆的冷却水进口和水泵的出口相连，所述水泵的进口和散热水箱的进口相连，所述质子交换膜燃料电池电堆的冷却水出口连接散热水箱进口和辐射散热器的进口，所述辐射散热器的出口连接散热水箱的进口，所述散热风扇设在散热水箱的一侧，所述膨胀水箱连接水泵；所述直流制冷压缩机通过第三开关连接直流母线的正极导线和负极导线。进一步，所述质子交换膜燃料电池电堆的冷却水出口和散热水箱进口的连接管道上设有第一阀，所述质子交换膜燃料电池电堆的冷却水出口和辐射散热器的进口的连接管道上设有第二阀，所述辐射散热器出口和散热水箱进口的连接管道上设有第三阀，所述质子交换膜燃料电池电堆具有输出正接线端子和输出负接线端子，所述第二直流-直流变换器具有输入正接线端子、输入负接线端子、输出正接线端子和输出负接线端子，所述质子交换膜燃料电池电堆的输出正接线端子和第二直流-直流变换器的输入正接线端子相连，所述质子交换膜燃料电池电堆的输出负接线端子和第二直流-直流变换器的输入负接线端子相连；所述第二直流-直流变换器的输出正接线端子接直流母线的正极导线，所述第二直流-直流变换器的输出负接线端子接直流母线的负极导线。进一步，所述质子交换膜燃料电池电堆上设有氢气进口、氢气出口、空气进口和空气出口，所述质子交换膜燃料电池电堆通过氢气进口连接氢气供应系统供应氢气，所述质子交换膜燃料电池电堆通过空气进口连接空气供应系统供应空气，所述氢气和空气中的氧气反应产生直流电和水，所述直流电通过第二直流-直流变换器转换为稳定直流电，多余的氢气通过氢气出口排出，多余的空气和反应生成的水通过空气出口排出；所述蓄电池组包含一个或多个蓄电池，各个蓄电池的正极与直流母线的正极导线相连，各个蓄电池的负极与直流母线的负极导线相连。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：综合利用质子交换膜燃料电池、太阳能光伏电池、热泵各自的优点，可以离网运行，在没有电网的地方也可以使用；可兼顾电能和热能的供应，灵活性好；制热效率高，充分利用了燃料电池的电能及余热；综合能源利用率高。附图说明图1是本技术一种氢能和太阳能互补的热电联供系统的一示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地描述。请参考图1，本技术的实施例提供了氢能和太阳能互补的热电联供系统，包括质子交换膜燃料电池发电系统1、蒸气压缩式热泵系统2、太阳能光伏发电系统3、直流母线4和蓄电池组5。直流母线4包括正极导线41和负极导线42。蓄电池组5包含一个或多个蓄电池，各个蓄电池的正极与直流母线4的正极导线41相连，各个蓄电池的负极与直流母线4的负极导线42相连。蒸气压缩式热泵系统2包括直流制冷压缩机21、室内侧换热器22、室内侧风扇25、节流元件23、室外侧换热器24、室外侧风扇26及相应的连接管路，所述直流制冷压缩机21、室内侧换热器22、节流元件23和室外侧换热器24通过相应的连接管路依次连接，所述直流制冷压缩机21、室内侧换热器22、节流元件23、室外侧换热器24和相应的连接管路中充注有制冷剂，所述室内侧换热器24和室外侧换热器24是制冷剂和空气的热交换器，所述室内侧风扇25设在室内侧换热器22的一侧，所述室外侧风扇26设在室外侧换热器24的一侧，所述室内侧风扇25和室外侧风扇26分别用于加速室内侧换热器22和室外侧换热器24的空气对流。在一实施例中，节流元件23可以是热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管、节流短管等任一种，直流制冷压缩机21通过第三开关26连接直流母线4的正极导线41和负极导线42。太阳能光伏发电系统3包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢能和太阳能互补的热电联供系统，其特征在于，包括质子交换膜燃料电池发电系统、蒸气压缩式热泵系统、太阳能光伏发电系统、直流母线和蓄电池组，所述质子交换膜燃料电池发电系统、蒸气压缩式热泵系统、太阳能光伏发电系统和蓄电池组均与直流母线相连，所述质子交换膜燃料电池发电系统和太阳能光伏发电系统产生的电流通过直流母线储存在蓄电池组中或驱动给蒸气压缩式热泵系统工作，所述蒸气压缩式热泵系统包括直流制冷压缩机，所述直流母线将电流供应给直流制冷压缩机，所述直流制冷压缩机运转进而驱动所述蒸气压缩式热泵系统实现供热，同时，质子交换膜燃料电池发电系统的余热也能直接用于供热。

【技术特征摘要】
1.一种氢能和太阳能互补的热电联供系统，其特征在于，包括质子交换膜燃料电池发电系统、蒸气压缩式热泵系统、太阳能光伏发电系统、直流母线和蓄电池组，所述质子交换膜燃料电池发电系统、蒸气压缩式热泵系统、太阳能光伏发电系统和蓄电池组均与直流母线相连，所述质子交换膜燃料电池发电系统和太阳能光伏发电系统产生的电流通过直流母线储存在蓄电池组中或驱动给蒸气压缩式热泵系统工作，所述蒸气压缩式热泵系统包括直流制冷压缩机，所述直流母线将电流供应给直流制冷压缩机，所述直流制冷压缩机运转进而驱动所述蒸气压缩式热泵系统实现供热，同时，质子交换膜燃料电池发电系统的余热也能直接用于供热。2.根据权利要求1所述的氢能和太阳能互补的热电联供系统，其特征在于，所述太阳能光伏发电系统包括太阳能光伏阵列、第一直流-直流变换器以及相应的连接导线，所述太阳能光伏阵列和第一直流-直流变换器之间设有第一开关，所述太阳能光伏阵列包括一个或多个太阳能电池组件，所述太阳能光伏阵列输出的直流电经第一直流-直流变换器转换为稳定直流电；所述太阳能光伏阵列具有输出正接线端子和输出负接线端子，所述第一直流-直流变换器具有输入正接线端子、输入负接线端子、输出正接线端子和输出负接线端子，所述太阳能光伏阵列的输出正接线端子接第一直流-直流变换器的输入正接线端子，所述太阳能光伏阵列的输出负接线端子接第一直流-直流变换器的输入负接线端子；所述第一直流-直流变换器的输出正接线端子接直流母线的正极导线，所述第一直流-直流变换器的输出负接线端子接直流母线的负极导线。3.根据权利要求1所述的氢能和太阳能互补的热电联供系统，其特征在于，所述蒸气压缩式热泵系统还包括室内侧换热器、室内侧风扇、节流元件、室外侧换热器、室外侧风扇及相应的连接管路，所述直流制冷压缩机、室内侧换热器、节流元件和室外侧换热器通过相应的连接管路依次连接，所述室内侧风扇设在室内侧换热器的一侧，所述室外侧风扇设在室外侧换热器的一侧，所述直流制冷压缩机、室内侧换热器、节流元件、室外侧换热器和相应的连接管路中充注有制冷剂，所述室内侧换热器和室外侧换热器是制冷剂和空气的热交换器，所述室内侧风扇和室外侧风扇分别用于加速室内侧换热器和室外侧换热器的空气对流。4.根据权利要求3所述的氢能和太阳能互补的热电联供系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴国民，杨宇飞，欧阳瑞，郝义国，吴波，熊钢，
申请(专利权)人：武汉地质资源环境工业技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42