【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低温储能，尤其涉及一种应用于液氢储能的固氮蓄冷系统及储能方法。
技术介绍
1、作为一种高能量密度、低运输成本的大规模储能方式，液氢储能在促进低碳可持续发展、推动能源系统创新、提高可再生能源利用率等方面发挥着重大作用，在储能过程中，由于氢气较低的液化温度导致氢液化环节功耗最大，因此在液氢汽化释放冷能时将冷能回收利用，以减小系统能量对外损失和转移浪费，是提高能量利用率和降低液氢系统成本的必要环节。
2、现有液氢储能系统的冷能大多是关于耦合空分、空调等多个换热单元，有机工质朗肯循环等多个冷能发电装置，或多种工质多级换热器梯级换热，且大多作为分散的能量输出，由于工质和设备不同的工作条件，导致系统复杂程度和控制难度大大增加，而多工质梯级换热需要多级换热器，因此不可避免的存在一定的换热损失，且具有一定的设备复杂性，因此需要一种利用单工质蓄冷、更加简单的系统来完成对液氢冷能的回收利用。
3、鉴于此，本专利技术提供一种应用于液氢储能的固氮蓄冷系统及蓄冷方法，能够匹配液氢冷能回收利用的温区。
技术实现思路
1、为了解决多工质系统回收液氢冷能复杂且难以匹配液氢温区的问题，本专利技术提出一种应用于液氢储能的固氮蓄冷系统及蓄冷方法。
2、本专利技术通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术提出应用于液氢储能的固氮蓄冷系统包括蓄冷单元、液氢供给单元和供电单元，其中：
4、所述蓄冷单元包括第一压缩机、第一储罐、第二储罐、第三储罐、固氮换热
5、所述第一储罐的一个出口端依次连接所述第一压缩机、所述液氮换热器的第二换热侧和所述第二储罐，所述第一储罐的另一个出口端连接所述液氮换热器的第三换热侧，第三换热侧的两个出口端分别连接所述第三储罐和所述固氮换热器的第三换热侧；
6、所述液氢供给单元包括制氢装置，预冷换热器、正仲氢转化器、末级换热器和液氢储罐；
7、所述供电单元包括供电模块和储存模块；
8、当蓄冷单元储能时，所述制氢装置的出口端依次连接所述预冷换热器的第一换热侧、所述正仲氢转化器、所述末级换热器的第一换热侧、所述液氢储罐、所述储存模块、所述固氮换热器的第一换热侧和所述液氮换热器的第一换热侧；
9、当蓄冷单元释能时，所述制氢装置的另一个出口端依次连接所述预冷换热器的第一换热侧、所述固氮换热器的第二换热侧、所述末级换热器的第一换热侧、所述液氢储罐和所述储存模块。
10、进一步地，所述固氮换热器为板翅式换热器或螺旋管式换热器，或其他类型的可用于液固相变的换热器。
11、进一步地，所述固氮换热器为螺旋管式换热器时，所述液氮换热器的第三换热侧连接至所述螺旋管式换热器的外部；
12、当蓄冷单元储能，所述制氢装置的出口端依次连接所述预冷换热器的第一换热侧、所述正仲氢转化器、所述末级换热器的第一换热侧、所述液氢储罐、所述储存模块、所述固氮换热器的螺旋管换热侧和所述液氮换热器的第一换热侧；
13、当蓄冷单元释能时，所述制氢装置的另一个出口端依次连接所述预冷换热器的第一换热侧、所述固氮换热器的螺旋管换热侧、所述末级换热器的第一换热侧、所述液氢储罐和所述储存模块。
14、进一步地，还包括循环单元，所述循环单元包括第二压缩机和第一膨胀机，所述第二压缩机出口端依次连接所述预冷换热器的第二换热侧、所述第一膨胀机、所述末级换热器的第二换热侧、所述预冷换热器的第三换热侧并连接回所述第二压缩机入口端组成循环单元。
15、进一步地，所述末级换热器至所述液氢储罐之间还设有节流阀。
16、进一步地，所述制氢装置出口端至所述预冷换热器第一换热侧之间还设有第三压缩机。
17、进一步地，所述储存模块至所述固氮换热器第一换热侧之间设置有第四压缩机。
18、进一步地，所述供电模块包括氢汽轮机和燃料电池堆，所述液氮换热器的第一换热侧出口端依次连接所述氢汽轮机和所述燃料电池堆。
19、进一步地，还包括第二膨胀机，所述第二储罐的一个出口端和所述第三储罐的一个出口端连接所述预冷换热器第四换热侧或分别连接所述液氮换热器的第二换热侧和第三换热侧。
20、进一步地，一种应用于液氢储能的固氮蓄冷系统的储能方法，包括以下步骤：
21、当蓄冷单元储能时，氢气依次经过预冷换热器和末级换热器转化为液氢进入至液氢储罐中储存，随后液氢储罐内的液氢输送至储存模块内储存，供电单元进行运作后，储存模块内的液氢经过固氮换热器的第一换热侧并分别为固氮换热器第三换热侧的液氮进行降温、随后经过液氮换热器为液氮换热器第二换热侧、第三换热侧的氮气降温，并将进入至供电模块中供电；
22、当蓄冷单元释能时，氢气经过预冷换热器的液氮预冷、固氮换热器深冷换热后，再经过末级换热器换热并转化为液氢进入至液氢储罐和储存模块中储存。本专利技术的有益效果：
23、(1)本专利技术提出的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统采用固氮换热器和液氮换热器进行回收液氢的冷能，氮气回收冷能，并转化为液氮和固氮，利用固氮作为单工质回收冷能，并为后续氢气液化提供冷能，能够与液氢冷能回收利用的温区匹配，低温下较大的体积热容和低导热率有助于固氮更高的蓄冷量，同时系统更加简单。
24、(2)本专利技术提出的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统可以根据实际情况来选择翅板换热器或螺旋管换热器来作为固氮换热器，螺旋管换热器占地面积更小、可处理流量体积更大、翅片式换热器能够强化换热，通过不同换热器可以适应不同的储能系统。
25、(3)本专利技术提出的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统蓄冷得到的液氮、固氮可以分别独立接入不同的换热器，例如预冷换热器、固氮换热器来完成预冷环节和制冷循环，以补偿系统内部功耗，增加液氢产出，提高系统能量的利用率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，包括蓄冷单元、液氢供给单元和供电单元，其中：
2.根据权利要求1所述的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，所述固氮换热器为板翅式换热器或螺旋管式换热器。
3.根据权利要求2所述的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，所述固氮换热器为螺旋管式换热器时，所述液氮换热器的第三换热侧连接至所述螺旋管式换热器的外部；
4.根据权利要求1所述的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，还包括循环单元，所述循环单元包括第二压缩机和第一膨胀机，所述第二压缩机出口端依次连接所述预冷换热器的第二换热侧、所述第一膨胀机、所述末级换热器的第二换热侧、所述预冷换热器的第三换热侧并连接回所述第二压缩机入口端组成循环单元。
5.根据权利要求1所述的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，所述末级换热器至所述液氢储罐之间还设有节流阀。
6.根据权利要求1所述的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，所述制氢装置出口端至所述预冷换热器第一换热侧之间还设有第三压缩机。
7.根据权利
8.根据权利要求1所述的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，所述供电模块包括氢汽轮机和燃料电池堆，所述液氮换热器的第一换热侧出口端依次连接所述氢汽轮机和所述燃料电池堆。
9.根据权利要求1所述的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，还包括第二膨胀机，所述第二储罐的一个出口端和所述第三储罐的一个出口端连接所述预冷换热器第四换热侧或分别连接所述液氮换热器的第二换热侧和第三换热侧。
10.一种根据权利要求1-9任意一条所述应用于液氢储能的固氮蓄冷系统的蓄冷方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，包括蓄冷单元、液氢供给单元和供电单元，其中：
2.根据权利要求1所述的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，所述固氮换热器为板翅式换热器或螺旋管式换热器。
3.根据权利要求2所述的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，所述固氮换热器为螺旋管式换热器时，所述液氮换热器的第三换热侧连接至所述螺旋管式换热器的外部；
4.根据权利要求1所述的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，还包括循环单元，所述循环单元包括第二压缩机和第一膨胀机，所述第二压缩机出口端依次连接所述预冷换热器的第二换热侧、所述第一膨胀机、所述末级换热器的第二换热侧、所述预冷换热器的第三换热侧并连接回所述第二压缩机入口端组成循环单元。
5.根据权利要求1所述的应用于液氢储能的固氮蓄冷系统，其特征在于，所述末级换热器至所述液氢储罐之间还设有节流阀。...
【专利技术属性】
技术研发人员：张赵雪，李正宇，王志平，王倩，龚领会，
申请(专利权)人：中山先进低温技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。