【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氢储能，特别地，有关于一种基于余热利用的氢储能系统及其控制方法。
技术介绍
1、可再生能源在减缓全球气候恶化、实现可持续发展中发挥不可替代的作用。在高可再生能源比例的场景下，储能的需求将不断增大。氢储能作为一种长周期大规模的储能，相较于电化学储能，可以起到可再生能源跨季节、跨空间储存与转移的作用，是实现风光消纳、稳定电网的关键。同时，氢作为一种清洁能源，零排放、零污染，而且能量密度高、用途广泛。从电力输送的路径来看，在负荷侧，缺少百万千瓦级、放电时长4h～20h的储能产品，分布式氢储能就是这个储能需求区间非常合适的解决方案。它可以与分布式光伏等分布式可再生能源耦合，缓解分布式光伏出力与工商业用户的用电负荷长周期不平衡问题，为工商业用户提供低成本电力与热力。
2、氢储能首先通过电解水制取氢气，然后将氢气储存，用电时通过氢氧燃料电池发电，实现能量的储存与转移。氢储能转换环节多，在电解池、储氢、燃料电池各个环节都会带来能量损失，往返电效率仅为32.7％，成为制约氢储能系统发展的瓶颈，亟需提升氢储能系统效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于余热利用的氢储能系统及其控制方法，以解决目前氢储能系统的能量损失大，效率低的技术问题。
2、本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：
3、本专利技术提供一种基于余热利用的氢储能系统，包括：电解制氢子系统，与电力系统相连接；燃料电池子系统，与所述电力系统相连接；固态储氢子系统，与所述
4、本专利技术的实施方式中，所述电解制氢机构包括电解堆以及气液分离结构，所述电解堆与所述气液分离结构相连通并与所述电力系统电连接；
5、所述气液分离结构和/或所述电解堆设有换热通道，所述换热通道与所述余热利用回路相连通，所述余热利用回路内的换热介质能流入所述换热通道内与所述气液分离结构内和/或所述电解堆内的电解液进行换热。
6、本专利技术的实施方式中，所述余热利用回路上设有第一换热控制结构和第二换热控制结构，所述第一换热控制结构和所述第二换热控制结构位于所述电解制氢子系统与所述固态储氢子系统的并联两端；
7、其中，所述余热利用回路通过所述第一换热控制结构和所述第二换热控制结构控制分别输入所述电解制氢子系统与所述固态储氢子系统中换热介质的流量。
8、本专利技术的实施方式中，所述第一换热控制结构和所述第二换热控制结构之间连接有第一换热调节旁路，所述余热利用回路通过所述第一换热控制结构和所述第二换热控制结构控制分别输入所述电解制氢子系统、所述固态储氢子系统以及所述第一换热调节旁路中换热介质的流量。
9、本专利技术的实施方式中，所述余热利用回路上设有第三换热控制结构和第四换热控制结构，所述第三换热控制结构和所述第四换热控制结构位于所述燃料电池子系统的串联两端，所述余热利用回路通过所述第三换热控制结构和所述第四换热控制结构控制输入所述燃料电池子系统中换热介质的流量。
10、本专利技术的实施方式中，所述第三换热控制结构和所述第四换热控制结构之间连接有第二换热调节旁路，所述余热利用回路通过所述第三换热控制结构和所述第四换热控制结构分别输入所述燃料电池子系统和所述第二换热调节旁路中换热介质的流量。
11、本专利技术的实施方式中，所述余热供给子系统包括换热回路，所述换热回路上设有蒸发器和冷凝器，且所述蒸发器与所述余热利用回路连接，所述冷凝器与所述热力供给系统连接，所述余热利用回路内的换热介质能在所述蒸发器内对所述换热回路内的换热介质进行加热，且所述换热回路内加热后的换热介质能在所述冷凝器内对所述热力供给系统的供热介质进行加热。
12、本专利技术的实施方式中，所述余热利用回路上设有输送泵，所述输送泵通过控制其转动的方向而控制所述余热利用回路能在所述充氢状态下和所述放氢状态下具有不同的流向。
13、本专利技术的实施方式中，所述余热利用回路上设有辅助加热器，所述辅助加热器串联设置于所述电解制氢子系统和所述燃料电池子系统之间。
14、本专利技术还提供一种氢储能系统的控制方法，用于控制上述氢储能系统，所述控制方法包括以下步骤：根据电力系统的发电侧的发电量以及所述电力系统的负荷侧的用电量，控制所述氢储能系统的运行状态；其中，所述运行状态包括充氢状态和放氢状态；当所述发电侧的发电量大于所述负荷侧的用电量，控制所述运行状态为所述充氢状态；当所述发电侧的发电量小于所述负荷侧的用电量，控制所述运行状态为所述放氢状态；根据所述运行状态控制余热利用回路的流向；其中，当所述运行状态为所述充氢状态，控制所述余热利用回路内的换热介质自余热供给子系统放热降温后流向电解制氢子系统和固态储氢子系统内吸热，并在吸热后依次流向燃料电池子系统和所述余热供给子系统放热；当所述运行状态为所述放氢状态，控制所述余热利用回路内的换热介质自所述余热供给子系统放热降温后流向所述燃料电池子系统内吸热，并在吸热后流向所述电解制氢子系统和所述固态储氢子系统内放热。
15、本专利技术的实施方式中，所述运行状态还包括待机状态，当所述发电侧的发电量等于所述负荷侧的用电量，控制所述运行状态为所述待机状态；所述控制方法还包括：当所述运行状态为所述待机状态，控制辅助加热器对所述余热利用回路内的换热介质进行加热，并控制加热后的所述换热介质依次流向所述电解制氢子系统和所述燃料电池子系统放热。
16、本专利技术的实施方式中，所述控制方法还包括以下步骤：控制所述余热利用回路分别流经所述电解制氢子系统、所述固态储氢子系统和/或所述燃料电池子系统中换热介质的流量，从而控制所述余热利用回路中换热介质与所述电解制氢子系统、所述固态储氢子系统和/或所述燃料电池子系统的换热量；控制所述余热供给子系统中换热回路内换热介质的流量，从而控制所述余热利用回路中换热介质与所述换热回路内换热介质的换热量。
17、本专利技术的特点及优点是：
18、本专利技术的基于余热利用的氢储能系统及其控制方法，通过设置余热利用回路，实现对电解制氢子系统、固态储氢子系统以及燃料电池子系统的综合管理，从而实现系统内部余热的回收和利用，并实现系统内不同运行状态下不同子系统的冷热需求的互补，减少系统的能量损失，提高效率，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于余热利用的氢储能系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的氢储能系统，特征在于，
3.如权利要求1所述的氢储能系统，特征在于，
4.如权利要求3所述的氢储能系统，特征在于，
5.如权利要求1所述的氢储能系统，特征在于，
6.如权利要求5所述的氢储能系统，特征在于，
7.如权利要求1所述的氢储能系统，特征在于，
8.如权利要求1所述的氢储能系统，特征在于，
9.如权利要求1所述的氢储能系统，特征在于，
10.一种氢储能系统的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1-9中任一项所述的氢储能系统，所述控制方法包括以下步骤：
11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述运行状态还包括待机状态，当所述发电侧的发电量等于所述负荷侧的用电量，控制所述运行状态为所述待机状态；
12.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于余热利用的氢储能系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的氢储能系统，特征在于，
3.如权利要求1所述的氢储能系统，特征在于，
4.如权利要求3所述的氢储能系统，特征在于，
5.如权利要求1所述的氢储能系统，特征在于，
6.如权利要求5所述的氢储能系统，特征在于，
7.如权利要求1所述的氢储能系统，特征在于，
8.如权利要求1所述的氢储能系统，特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨福源，余杨晚晴，胡文宇，杨明烨，欧阳明高，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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