【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高海拔地区生活配置领域，具体涉及一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法。
技术介绍
1、由于高海拔地区空气稀薄、昼夜温差大、冰川融水常年平均温度低于10度以下，当地居民、边境哨所基本供电、供热、供氧和蔬菜供给等基础设施差，尤其供暖需求大而且自主分散供暖，但如同青海海拔也存在供暖季的边界时间，青海省采暖期通常是每年10月15日供暖，次年4月15日停暖，半年的供暖期。而更高的海拔则供暖需求更大供暖期占全年的50%以上。且高海拔地区较偏僻村寨的道路交通不便，对于电、热、氧和蔬菜等维持生活的重要能源和物资难以有效保障。
2、海拔高太阳能资源丰富，但由于高海拔地区多山，地形地貌各地区的光照条件存在差异，光伏发电光源复杂：由太阳直射光，山体、雪山反射光和散射光组成，具有局地光照的独特性。同时工作生活用能量需求与太阳日升日落、季节变化不相匹配。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，提出以光伏发电为能源，以储电、制热、储热、制氢、压缩空气为负荷，基于物理特点和负荷需求通过设备之间的相互协同配合利用的配置方法。考虑季节变化，利用非供暖季光伏发电+化学储能电池储能为负荷供电，同时制氢、储氢，在供暖季由燃料电池供电，解决跨季节用电需求问题。在供暖季光伏发电通过光伏发电制热、显热储热与生物质协同解决供热问题。
2、以压缩空气密封舱氮气保护解决供氧问题，以制氢过程产出的氧气助
3、本专利技术的原理为：光伏发电提供双向储能变流器对负荷及化学储能电池供电、光伏水电极储热锅炉制热/显热储热、电解槽制氢。基于局地供暖季与非供暖季，确定光伏发电制热、储热、制氢、储氢时长；在供电时，光伏发电为负荷供电，采用双向储能变流器由化学储能电池或燃料电池提供能量，其中燃料电池通过非供暖季光伏发电跨季节储氢，实现燃料电池供电；在供热时，光伏发电依据水电极加热原理，通过光伏水电极储热锅炉制热、显热储热提供生活用热。
4、由于电解槽制氢、双向储能变流器具有最佳功率范围和启动下限电压限制，双向储能变流器与光伏水电极储热锅炉都具有对光伏发电最大功率点mppt跟踪能力。在光伏发电容量一定时，充分利用太阳能光伏发电最大功率点特性，以及光伏水电极储热锅炉0~100%功率线性加热特点，通过光伏水电极储热锅炉分别与双向储能变流器组合或电解槽制氢设备组合，实现在光伏发电周期内光伏发电能量优化分配，以及光伏发电最大功率无损消纳。即实现双向储能变流器的储能供电、电解槽制氢、光伏水电极储热锅炉水体加热，又保证太阳能发电的最大利用率。
5、为适应电解槽制氢快速响应光伏发电的波动变化，将电解槽制氢的电解液与光伏水电极储热锅炉恒温区换热，保证电解槽始终处于最佳恒温状态。
6、其中，光伏发电最大功率点mppt进行跟踪原理：由于电解槽制氢、双向储能变流器启动下限电压限制，而光伏水电极储热锅炉基于水电阻加热原理，水电阻加热功率为，可由0~100%功率调整线性负荷功率，通过调节水电阻加热功率的响应光伏组件最大功率输出，也可与双向储能变流器或电解槽制氢组合快速响应光伏组件最大功率输出。
7、为实现跨季节供电，利用非供暖季，光伏发电直接电解槽制氢、储氢。在供暖季，光伏发电不足，通过燃料电池提供双向储能变流器电源，为负荷供电。其中，电解槽制氢过程伴生氧气助力生物质和其它锅炉，产生生活用热，排出二氧化碳助力蔬菜大棚升温。同时与led补光技术配合提高植物的光合作用，促进植物快速生长。
8、在供氧时，利用密封保温舱将光伏变流器、储电电池、燃料电池等装置置于内，利用空压机向密封舱压缩空气，保证1个大气压，并通过半透膜技术保留氮气，一方面实现设备无降额使用、正压防尘、设备散热经氮气与密封舱换热器换热、氮气保护主动防火，另一方面伴生空分制氧气，满足人类用氧国标，提供生活用氧。
9、由于冰川融水是局地人们生活的水源，低温水给人们生活带来太多不变，通过将冰川融水引入密封舱换热器中，一方面利用低温水将密封保温舱温度换出，保证密封保温舱内部设备稳定运行，另一方面提升冰川融水温度，将预热冰川融水进入光伏水电极储热锅炉制热，减少光伏水电极储热锅炉制热功率，提高局地人们生活的舒适度
10、为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
11、一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，包括如下步骤：
12、步骤1、确定高海拔地区社区高质生活系统的功能与负荷需求，确定基础参数日变化；确定局地供暖季低成本生物质供热量，获得基础数据；
13、步骤2、针对基础数据，对高海拔地区社区高质生活系统的需求进行配置与分析，包括：分析日供氧气容量、分析空压机日用电量、确定双向储能变流器额定功率和化学储能电池容量配置、确定燃料电池总供电量与用氢需求总标方容量、确定制氢电解槽额定功率并进行设备选型、确定光伏水电极储热锅炉的额定参数包括：确定光伏水电极储热锅炉的匹配功率、确定光伏水电极储热锅炉供暖季供热量和光伏水电极储热锅炉额定功率，以及供暖季生物质锅炉日供热量和生物质锅炉最大额定供热功率、确定光伏装机容量。
14、进一步地，所述步骤1中，获得基础数据包括：
15、依据历史数据、现场勘测及推导计算建立日期，以日期为轴建立与平均日用电量、最大用电功率、供暖期平均日用热量、户外日环境平均温度℃、日源头给水温℃和光伏日满发小时数的对应关系；
16、依据居住面积、保温系数、人员数量、日人均用热水量体积、局地气候最长无光照天数，以及季节变化所需电、未来电气设施增加功率、日用热量、未来增加热量、氧用量需求；依据局地供暖季和非供暖季天数，设定供暖季天数也为燃料电池供电时段天数；设定非供暖季天数也为制氢储氢的天数。
17、进一步地，所述分析日供氧气容量包括：
18、密封保温舱氮气保护采用膜氮氧分离技术，压缩空气中氮气n2与氧气o2的占比为，经膜氮氧分离技术，空压机将氮气n2压入密封保温舱内，对舱内设备进行保护，同步得到单位体积压力的空分氧气o2；
19、空压机日工作时间等于在0~24小时内每次空压机工作时长求和，即：
20、 （1）
21、其中，；
22、日供氧气容量等于密封保温舱容积、密封系数、户外日环境平均温度℃、目标压力与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，所述步骤1中，获得基础数据包括：
3.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，所述分析日供氧气容量包括：
4.根据权利要求3所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，所述分析空压机日用电量包括：
5.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，确定双向储能变流器额定功率和化学储能电池容量配置包括：
6.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，所述确定燃料电池总供电量与用氢需求总标方容量包括：
7.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，所述确定制氢电解槽额定功率，并进行设备选型包括：>
8.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，所述确定光伏水电极储热锅炉的额定参数包括：
9.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，所述确定光伏水电极储热锅炉的额定参数包括：
10.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，上所述确定供暖季生物质锅炉日供热量和生物质锅炉最大额定供热功率：包括：
11.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，所述确定光伏装机容量包括：
...【技术特征摘要】
1.一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，所述步骤1中，获得基础数据包括：
3.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，所述分析日供氧气容量包括：
4.根据权利要求3所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，所述分析空压机日用电量包括：
5.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，确定双向储能变流器额定功率和化学储能电池容量配置包括：
6.根据权利要求2所述的一种融合电热及多燃料共济高海拔地区社区高质生活系统配置方法，其特征在于，所述确定燃料电池总供电量与...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵勇，王哲，侯彦娇，陈卓，国建鸿，王一波，陈伟伟，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
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。