【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氢能，尤其涉及一种适用于氢储能及供能的热管理系统及其控制方法。
技术介绍
1、随着各行业面临的碳减排压力与日俱增，调整能源循环结构已刻不容缓。氢能因具有零碳排、无污染的特点，长期以来被认为是最具发展潜力的清洁能源之一，作为能源结构转型的重要组成部分，是重点发展方向。
2、氢能产业链条逐渐完善，上游制取、中游储运、下游应用等各环节均呈现爆发式发展，而氢气储运技术一直制约着氢能产业发展，主要表现为储氢型式、储运材料、储运工艺以及能量管控模式的技术瓶颈。
3、目前，主要的储运方式有气态长管拖车、有机液体、固态储氢、低温液态等技术，结合安全性和经济性，气态运输和低温液态的发展收到限制，而以有机液体和固态储氢为核心的高密度储运氢适合长距离大规模运输将被广泛应用，但仍然存在吸放氢过程能耗高的问题。
4、设计开发一种低压高密度的能量综合管控系统，有助于推动氢气储运技术的发展，提高低压高密度储氢技术的能量利用率、耦合装置的参数匹配性以及系统响应速率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于基于低压高密度储运氢耦合氢供能系统的安全性高、储氢密度高的特性，但是单系统响应速度慢、能量利用率低的问题，构建了一种适用于氢储能及供能的热管理系统及其控制方法，通过本专利技术系统及方法设计提高了系统内能量利用率、系统响应速度及能源储存安全性。
2、一方面，本专利技术目的通过下述技术方案来实现：
3、一种适用于氢储能及供能的热管理系统，所述热
4、其中，所述高纯氢气供应子系统与低压高密度储氢系统经输氢管路相连，所述高纯氢气供应子系统制得的氢气被输入低压高密度储氢系统内；
5、所述氢储水循环子系统经冷却回路与低压高密度储氢系统的储氢装置相连，为低压高密度储氢系统的储氢装置在进氢过程提供冷却水，且相应冷却水在换热后经管路流入冷却水换热装置，并在冷却水换热装置制冷后流入氢储水循环子系统以循环使用；
6、所述氢电热管理子系统经加热回路与低压高密度储氢系统的储氢装置相连，为低压高密度储氢系统的储氢装置在排氢过程提供热水，且相应热水在换热后经管路流入冷却水换热装置和氢电热管理子系统中蓄热装置以供加热回路循环使用；
7、所述低压高密度储氢系统的储氢装置经排氢管路与氢电热管理子系统中燃料电池发电装置相连，以完成相应排出氢气的利用；
8、所述终端控制子系统经有线和/或无线的方式与热管理系统下各子系统相连，完成热管理系统的控制。
9、根据一个优选的实施方式，所述热管理系统还包括：所述水源补给子系统经管路分别与氢储水循环子系统、氢电热管理子系统，以完成相应冷却回路和加热回路中的介质补充。
10、根据一个优选的实施方式，所述高纯氢气供应子系统通过水电解制氢、固体氧化物制氢、工业副产氢纯化完成氢气制备。
11、根据一个优选的实施方式，所述氢储水循环子系统包括冷却水箱和冷却水泵，其中，冷却水箱经冷却水泵与低压高密度储氢系统的储氢装置相连，为低压高密度储氢系统的储氢装置在进氢过程提供冷却水，且相应冷却水在换热后经管路流入冷却水换热装置，并在冷却水换热装置制冷后流入冷却水箱以循环使用。
12、根据一个优选的实施方式，所述氢电热管理子系统还包括蓄热装置和热水泵，蓄热装置经热水泵与低压高密度储氢系统的储氢装置相连，为低压高密度储氢系统的储氢装置在排氢过程提供热水，且相应热水在换热后经管路流入冷却水换热装置和蓄热装置，并在蓄热装置加热后流循环使用。
13、根据一个优选的实施方式，所述冷却水换热装置经管路与所述燃料电池发电装置，为所述燃料电池发电装置提供冷却水，且相应冷却水在燃料电池发电装置完成换热后经管路流入蓄热装置。
14、另一方面，本专利技术还公开了：
15、一种前述热管理系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
16、s1：终端控制子系统控制水源补给子系统完成自身水箱补液，并由所述水源补给子系统完成对氢储水循环子系统和氢电热管理子系统的换热介质补充；
17、s2：终端控制子系统控制高纯氢气供应子系统产氢，并向低压高密度储氢系统供氢，所述低压高密度储氢系统在冷却水提供换热条件下开始吸氢；
18、s3：设定氢电热管理子系统中蓄热装置的水温和热水泵流量在低压高密度储运氢装置高效温区[t1，t2]和高效流量区[q1，q2]，
19、终端控制子系统监测蓄热装置水温tc、和热水泵(4c)流量qc，当tc∈[t1，t2]、qc∈[q1，q2]时，控制启动热水泵和冷却水换热装置，打开低压高密度储氢系统出口端出氢管路阀门及至冷却水换热装置的出水管路阀门，当冷却水换热装置出口水温tl小于燃料电池发电装置高限以及燃料电池发电装置入口氢气压力监测达到设定值时，控制启动燃料电池发电装置，产出电能为终端控制子系统供电，且燃料电池发电装置产出热水经管路为蓄热装置补水，此时氢电热管理系统启动完成并形成闭式循环；
20、s4：当燃料电池发电装置发电功率p大于终端控制子系统的用电功率p1时，富余功率△p将用于蓄热装置及热水泵电能输入，并使得△p＝p-p1，从而降低热管理系统能量输入。
21、根据一个优选的实施方式，步骤s3还包括：当燃料电池发电装置负荷升高时，终端控制子系统监测tc，若tc＜t1，控制增大蓄热装置功率输出，则低压高密度储氢系统入口水温升高，出氢管路流量增加，燃料电池发电装置发电功率随之增加，此时冷却水换热装置风机频率增大，换热量增加。
22、根据一个优选的实施方式，设定燃料电池发电装置用水量为q，步骤s3还包括：
23、当燃料电池发电装置负荷升高时，终端控制子系统监测tc，若tc＞t2，qc＜q1，控制增大热水泵流量qc，则低压高密度储氢系统入口热量增加，出氢管路流量增加，燃料电池发电装置输出功率增加；
24、此时冷却水换热装置风机频率保持不变，终端控制子系统监测qc，若qc＞q，控制低压高密度储氢系统至蓄热装置的管路阀门，保低压高密度储氢系统至蓄热装置的管路流量△q＝qc-q。
25、根据一个优选的实施方式，步骤s3还包括：通过调节氢电热管理子系统输向低压高密度储氢系统的热水温度、流量进而控制低压高密度储氢系统的放氢速率；并通过调节氢电热管理子系统热水回流，控制燃料电池发电装置冷却水的流量和出口温度恒定。
26、前述本专利技术主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本专利技术可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本专利技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本专利技术所要保护的技术方案，在此不做穷举。
27、本专利技术的有益效果：
28、1、提高了能量利用率。本专利技术利用燃料电池发电装置的低本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于氢储能及供能的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统包括：高纯氢气供应子系统(1)、低压高密度储氢系统(2)、氢储水循环子系统(3)、氢电热管理子系统(4)、终端控制子系统(5)、水源补给子系统(6)和冷却水换热装置(7)；
2.如权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括：所述水源补给子系统(6)经管路分别与氢储水循环子系统(3)、氢电热管理子系统(4)，以完成相应冷却回路和加热回路中的介质补充。
3.如权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述高纯氢气供应子系统(1)通过水电解制氢、固体氧化物制氢、工业副产氢纯化完成氢气制备。
4.如权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述氢储水循环子系统(3)包括冷却水箱(3a)和冷却水泵(3b)，
5.如权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述氢电热管理子系统(4)还包括蓄热装置(4b)和热水泵(4c)，
6.如权利要求5所述的热管理系统，其特征在于，所述冷却水换热装置(7)经管路与所述燃料电池发电装置(4a)，为所述燃料电池发电装置(4
7.一种如权利要求1至6任一项所述的热管理系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的热管理系统的控制方法，其特征在于，步骤S3还包括：
9.如权利要求7所述的热管理系统的控制方法，其特征在于，设定燃料电池发电装置(4a)用水量为Q，步骤S3还包括：
10.如权利要求7所述的热管理系统的控制方法，其特征在于，步骤S3还包括：通过调节氢电热管理子系统(4)输向低压高密度储氢系统(2)的热水温度、流量进而控制低压高密度储氢系统2的放氢速率；并通过调节氢电热管理子系统(4)热水回流，控制燃料电池发电装置(4a)冷却水的流量和出口温度恒定。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于氢储能及供能的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统包括：高纯氢气供应子系统(1)、低压高密度储氢系统(2)、氢储水循环子系统(3)、氢电热管理子系统(4)、终端控制子系统(5)、水源补给子系统(6)和冷却水换热装置(7)；
2.如权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括：所述水源补给子系统(6)经管路分别与氢储水循环子系统(3)、氢电热管理子系统(4)，以完成相应冷却回路和加热回路中的介质补充。
3.如权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述高纯氢气供应子系统(1)通过水电解制氢、固体氧化物制氢、工业副产氢纯化完成氢气制备。
4.如权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述氢储水循环子系统(3)包括冷却水箱(3a)和冷却水泵(3b)，
5.如权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述氢电热管理子系统(4)还包括蓄热装置(4b)和热水泵(4c)，
...【专利技术属性】
技术研发人员：廖绍松，欧阳彦超，杨锦，曹云强，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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