一种基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统，包括，分布式光伏发电模块，用于光伏发电以提供服务区的日间用电和电解制氢模块所需的电源；电解制氢模块，用于根据分布式光伏发电模块提供的电源进行电解水制氢，生成氢气；储氢模块，用于存储电解制氢模块生成的氢气，并向氢燃料电池模块和加氢站供应氢气；氢燃料电池模块，用于将氢气转化为电能以实现服务区的夜间用电及制冷采暖。本发明专利技术能够解决目前存在的高速公路服务区能耗高、碳排放量大的问题，能使高速公路服务区用能清洁绿色，降低碳排放量。降低碳排放量。降低碳排放量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统


[0001]本专利技术涉及一种基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统，属于氢能源利用


技术介绍

[0002]氢能来源丰富、绿色低碳、应用广泛，是未来国家能源体系的重要组成部分，是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。近年来，随着技术进步和政策推动，氢能在交通、电力等领域发展迅速。
[0003]光伏水电解制氢——储氢——氢燃料电池发电是实现氢能清洁高效综合利用的有效途径。利用光伏等清洁能源，通过电解水制取氢气，可以解决传统化石能源制氢存在的高碳排放问题，符合氢能源绿色、低碳的发展理念；通过氢燃料电池将清洁能源制取的氢气转换为电能，发电过程无污染、无噪声、效率高，结合储氢模块，可实现电能的平稳输出，弥补光伏模块稳定性差、夜间无电力输出的不足。
[0004]高速公路服务区作为高速公路配套的基础设施，数量多、用电量大、能耗高，在服务区建设光伏发电设施、电解制氢设施和氢燃料电池发电设施，使服务区用能绿色、零碳，对节能减排具有重要意义。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统，解决目前存在的高速公路服务区能耗高、碳排放量大的问题，能使高速公路服务区用能清洁绿色，降低碳排放量。
[0007]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：本专利技术公开了一种基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统，包括分布式光伏发电模块、电解制氢模块、储氢模块、氢燃料电池模块和加氢站，所述分布式光伏发电模块连接电解制氢模块，所述储氢模块的氢气输入端连接电解制氢模块，所述储氢模块的氢气输出端分别连接氢燃料电池模块和加氢站；所述分布式光伏发电模块，用于光伏发电以提供服务区的日间用电和电解制氢模块所需的电源；所述电解制氢模块，用于根据所述分布式光伏发电模块提供的电源进行电解水制氢，生成氢气；所述储氢模块用于存储所述电解制氢模块生成的氢气，并向所述氢燃料电池模块和加氢站供应氢气；所述氢燃料电池模块，用于将所述氢气转化为电能以实现服务区的夜间用电及制冷采暖。
[0008]进一步的，所述分布式光伏发电模块、电解制氢模块和氢燃料电池模块分别连接服务区0.4KV母线；所述服务区0.4KV母线通过变压器连接服务区10KV母线。
[0009]进一步的，所述分布式光伏发电模块包括光伏组串、第一逆变器、光伏并网柜和汇流箱，所述汇流箱连接光伏组串；所述光伏组串通过第一逆变器和光伏并网柜接入服务区0.4KV母线；其中，每5
‑
15个光伏组串接入1台第一逆变器，每2
‑
3台第一逆变器接入1台光伏并网柜，所述光伏并网柜接入服务区0.4KV母线；所述光伏组串设置于光伏站区上，所述光伏站区包括屋顶光伏区、地面光伏区、车棚顶面光伏区和高速公路边坡光伏区。
[0010]进一步的，所述电解制氢模块包括整流器、双电源切换装置、电解制氢装置、碱液箱和纯水制备装置；所述电解制氢装置的电输入端连接双电源切换装置，所述双电源切换装置的一端通过整流器连接服务区0.4KV母线，所述双电源切换装置的另一端连接布式光伏发电模块的汇流箱；所述电解制氢装置的水输入端通过碱液箱连接纯水制备装置。
[0011]进一步的，所述电解制氢装置包括撬装式碱性电解水制氢设备，所述纯水制备装置包括撬装式电除盐制水设备。
[0012]进一步的，所述储氢模块包括第一氢气压缩机和第一氢气贮存罐，所述第一氢气压缩机的输入端连接电解制氢装置的氢气输出口，所述第一氢气压缩机的输出端连接第一氢气贮存罐。
[0013]进一步的，所述第一氢气压缩机包括隔膜式氢气压缩机，所述第一氢气贮存罐包括氢气鱼雷贮存罐。
[0014]进一步的，所述氢燃料电池模块包括氢燃料电池、第二逆变器、采暖供回水单元和吸收式制冷机组，所述氢燃料电池包括质子交换膜燃料电池堆组；所述氢燃料电池通过第二逆变器接入服务区0.4KV母线；所述氢燃料电池的氢气输入端连接第一氢气贮存罐；所述氢燃料电池连接采暖供回水单元和吸收式制冷机组，以实现基于氢燃料电池热量的供热制冷。
[0015]进一步的，所述加氢站包括撬装式加氢站，所述撬装式加氢站包括依次连接的卸气柜、第二氢气压缩机、第二氢气贮存罐和氢气加注机；所述卸气柜连接第一氢气贮存罐。
[0016]进一步的，所述分布式光伏发电模块的年输出电源电量和氢燃料电池模块的年输出电源电量之和大于服务区的年用电量；其中，所述分布式光伏发电模块的装机容量大于或等于在预设的第一时间阈值内的服务区自用电量和电解制氢模块的用电量；所述电解制氢模块在预设的第二时间阈值内的制氢规模大于或等于在预设的第三时间阈值内光伏无输出时氢燃料电池模块所需氢气耗量；所述储氢模块的容量大于在预设的第四时间阈值内的氢燃料电池模块所需的氢
气用量；所述氢燃料电池模块的装机容量大于或等于服务区在预设的第三时间阈值内的自用电量。
[0017]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：本专利技术的基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统，解决目前存在的高速公路服务区能耗高、碳排放量大的问题，能使高速公路服务区用能清洁绿色，降低碳排放量。
[0018]本专利技术基于氢能综合服务，提出光伏制氢、储氢、加氢、氢气发电相结合的技术路线，应用于高速公路服务区的建设，可解决服务区用电多、耗能大、碳排高的问题，实现服务区用能绿色、零碳。同时，本专利技术提出的建设理念和方案亦同时适用于与高速公路服务区相类似的站区、厂区、园区等。
附图说明
[0019]图1是一种基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统的示意图。
[0020]图中：1、光伏组串；2、第一逆变器；3、光伏并网柜；4、汇流箱；5、变压器；6、整流器；7、双电源切换装置；8、电解制氢装置；9、碱液箱；10、纯水制备装置；11、第一氢气压缩机；12、第一氢气贮存罐；13、氢燃料电池；14、第二逆变器；15、吸收式制冷机组；16、卸气柜；17、第二氢气压缩机；18、第二氢气贮存罐；19、氢气加注机；20、氢能源车；21、氢气长管拖车；22、用户负荷；23、市政自来水管；24、采暖供回水单元；25、氢气输出口；26、氧气输出口；27、空调冷水管；28、供冷回水管；29、采暖热水管；30、采暖回水管。
实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
实施例
[0022]本实施例提供了一种基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统，包括分布式光伏发电模块、电解制氢模块、储氢模块、氢燃料电池模块和加氢站，分布式光伏发电模块连接电解制氢模块，储氢模块的氢气输入端连接电解制氢模块，储氢模块的氢气输出端分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统，其特征是，包括分布式光伏发电模块、电解制氢模块、储氢模块、氢燃料电池模块和加氢站，所述分布式光伏发电模块连接电解制氢模块，所述储氢模块的氢气输入端连接电解制氢模块，所述储氢模块的氢气输出端分别连接氢燃料电池模块和加氢站；所述分布式光伏发电模块，用于光伏发电以提供服务区的日间用电和电解制氢模块所需的电源；所述电解制氢模块，用于根据所述分布式光伏发电模块提供的电源进行电解水制氢，生成氢气；所述储氢模块用于存储所述电解制氢模块生成的氢气，并向所述氢燃料电池模块和加氢站供应氢气；所述氢燃料电池模块，用于将所述氢气转化为电能以实现服务区的夜间用电及制冷采暖。2.根据权利要求1所述的基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统，其特征是，所述分布式光伏发电模块、电解制氢模块和氢燃料电池模块分别连接服务区0.4KV母线；所述服务区0.4KV母线通过变压器（5）连接服务区10KV母线。3.根据权利要求2所述的基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统，其特征是，所述分布式光伏发电模块包括光伏组串（1）、第一逆变器（2）、光伏并网柜（3）和汇流箱（4），所述汇流箱（4）连接光伏组串（1）；所述光伏组串（1）通过第一逆变器（2）和光伏并网柜（3）接入服务区0.4KV母线；其中，每5
‑
15个光伏组串（1）接入1台第一逆变器（2），每2
‑
3台第一逆变器（2）接入1台光伏并网柜（3），所述光伏并网柜（3）接入服务区0.4KV母线；所述光伏组串（1）设置于光伏站区上，所述光伏站区包括屋顶光伏区、地面光伏区、车棚顶面光伏区和高速公路边坡光伏区。4.根据权利要求3所述的基于氢能综合利用的高速公路零碳服务区系统，其特征是，所述电解制氢模块包括整流器（6）、双电源切换装置（7）、电解制氢装置（8）、碱液箱（9）和纯水制备装置（10）；所述电解制氢装置（8）的电输入端连接双电源切换装置（7），所述双电源切换装置（7）的一端通过整流器（6）连接服务区0.4KV母线，所述双电源切换装置（7）的另一端连接布式光伏发电模块的汇流箱（4）；所述电解制氢装置（8）的水输入端通过碱液箱（9）连接纯水制备装置（10）。5.根据权利要求4所述的基于氢能综...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩倩倩，沙海伟，杨学才，吴斌，蒋淡宁，许玮，龚国辉，林振敏，陈子睿，
申请(专利权)人：中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：