【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源存储与供应领域，尤其涉及一种适用于高原地区孤岛分布式应用场景，基于质子交换膜（pem）电解制氢 - 压力容器储氢 - pem 燃料电池热电联供的分布式氢储能解决方案。
技术介绍
1、随着全球对清洁能源需求的日益增长，高原地区因其独特的地理环境和能源需求特点，面临着诸多供能挑战。一方面，高原地区常规能源基础设施建设难度大、成本高，电网覆盖往往不完善，许多偏远区域形成孤岛式供能现状，供电稳定性差；另一方面，高原空气稀薄，氧气含量低，不仅影响当地居民生活质量，也给传统依赖空气助燃、需充足氧气的能源设备运行带来困难。
2、传统供能方式难以满足高原孤岛灵活、高效、清洁的供能要求，且无法针对性解决缺氧问题。在此背景下，开发一种适配高原地区的新型分布式能源系统迫在眉睫。氢储能技术以其能量密度高、清洁无污染、可灵活调配等优势逐渐受到关注，结合 pem 电解制氢、氧、储氢及 pem 燃料电池热电联供技术，有望为高原孤岛供能困境提供创新性破局方案。
技术实现思路
1、本专利技术的分布式氢储能及供能系统主要由以下几个核心部分构成：
2、pem 电解制氢单元：利用高原地区丰富的可再生能源（如太阳能、风能）发电，为pem 电解槽提供绿色电力。电解槽内的质子交换膜将水电解为氢气和氧气，氢气通过管道收集，氧气则可用于改善局部区域氧气含量，缓解高原缺氧状况。该单元配备智能控制系统，依据可再生能源发电功率、储氢容器压力及用电负荷等参数，实时调控电解电流、电压，确保制氢效率与
3、压力容器储氢单元：采用高强度、耐低温的压力容器储存电解产生的氢气。考虑到高原昼夜温差大、气压低等环境因素，容器设计具备良好的保温隔热性能，防止氢气因温度变化导致压力异常波动；同时，容器配备高精度压力传感器与安全阀，压力过高时自动泄压，保障安全。为满足不同规模供能需求，可采用模块化设计，多个压力容器并联或串联组合，灵活扩容。
4、pem 燃料电池热电联供单元：当用电需求产生时，储存的氢气输送至 pem 燃料电池堆。在电池内部，氢气与从外界引入（经适当加压、净化处理）的氧气发生电化学反应，产生直流电供负载使用，发电过程中的废热通过热交换器回收。热交换系统设计为可切换式，能依据需求将余热用于建筑供暖、生活热水制备或为工业生产过程供热，实现能源的高效梯级利用，提升系统综合能效。
5、关键技术创新点
6、高原适应性优化：针对高原低气压、低氧、大温差环境，对 pem 电解制氢和燃料电池单元进行特殊设计。在电解制氢端，优化电极结构与催化剂配方，降低析氢过电位，提高电解效率；燃料电池侧，改进气体扩散层，增强气体传输能力，使其在低氧环境下仍能稳定运行，确保系统全工况性能稳定。
7、智能能量管理系统（ems）：集成多源信息采集（包括气象数据、能源储备、负载功率等）与智能算法，ems 动态协调 pem 电解制氢、储氢与燃料电池发电过程。根据可再生能源发电预测与实时用电负荷，合理安排制氢时机与功率，优化储氢量调配，最大化利用清洁能源，保障供能可靠性，降低系统运行成本。
8、热电协同与缺氧改善集成：创新的热电联供架构不仅实现电能供应，还将余热用于改善局部环境热舒适度；同时，利用电解制氢副产氧气，经净化、减压后引入人居空间或工作场所，配合小型弥散供氧设备，精准解决高原缺氧难题，提升系统附加价值。
9、系统运行流程
10、在能源充足时段（如白天光照强、风力大时），可再生能源发电优先供应 pem 电解制氢单元，产生氢气储存；同时，ems 监测储氢容器状态，接近满载时调控电解功率，避免超压。
11、用电需求出现后，储氢单元释放氢气至 pem 燃料电池，燃料电池启动发电，电量直接供给负载；过程中，热管理系统实时监控电池温度，回收余热并按需分配至不同热利用终端，实现热电同步供应；ems 持续根据负载变化、能源储备动态调整各单元运行参数，确保稳定供能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高原地区孤岛分布式氢储能及供能系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求 1 所述的系统，其特征在于，所述 PEM 电解制氢单元的电解槽电极结构与催化剂经过优化设计，以降低析氢过电位，提高在高原低气压、低氧条件下的电解效率。
3.根据权利要求 1 所述的系统，其特征在于，所述 PEM 燃料电池热电联供单元的气体扩散层经过改进，增强在低氧环境下的气体传输能力，保障燃料电池稳定运行。
4.根据权利要求 1 所述的系统，其特征在于，还包括智能能量管理系统（EMS），所述EMS 集成多源信息采集与智能算法，根据可再生能源发电预测与实时用电负荷，动态协调PEM 电解制氢、储氢与燃料电池发电过程，优化能源利用与供能可靠性。
5.根据权利要求 1 所述的系统，其特征在于，所述压力容器储氢单元的压力容器采用特种合金钢材质，具备耐低温、承受高原昼夜温差大引起的压力变化能力。
6.根据权利要求 1 所述的系统，其特征在于，所述 PEM 燃料电池热电联供单元回收的余热通过可切换式热交换系统，能依据需求用于建筑供暖、生活热水制备或工业生
7.根据权利要求 1 所述的系统，其特征在于，所述 PEM 电解制氢单元产生的氧气经净化、减压处理后，通过小型弥散供氧设备用于改善高原地区局部缺氧环境，供氧流量可依据环境氧气浓度、人员分布智能调控。
...【技术特征摘要】
1.一种高原地区孤岛分布式氢储能及供能系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求 1 所述的系统，其特征在于，所述 pem 电解制氢单元的电解槽电极结构与催化剂经过优化设计，以降低析氢过电位，提高在高原低气压、低氧条件下的电解效率。
3.根据权利要求 1 所述的系统，其特征在于，所述 pem 燃料电池热电联供单元的气体扩散层经过改进，增强在低氧环境下的气体传输能力，保障燃料电池稳定运行。
4.根据权利要求 1 所述的系统，其特征在于，还包括智能能量管理系统（ems），所述ems 集成多源信息采集与智能算法，根据可再生能源发电预测与实时用电负荷，动态协调pem 电解制氢、储氢与燃料电池...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丽燕，
申请(专利权)人：北京氢尔能源科技有限公司，
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。