CN103114297B - 一种制氢系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制氢系统，包括主控系统、蓄电单元、风电单元、水处理单元和制氢单元，所述的主控系统通过控制电缆线分别与蓄电单元、风电单元、水处理单元和制氢单元连接；所述的蓄电单元包括电池蓄电装置和蓄电子控模块，所述的风电单元包括风电机组装置和风电子控模块，所述的水处理单元包括水处理装置和水处理子控模块，所述的制氢单元包括电解制氢装置和制氢子控模块。本发明利用地球表面的可再生的风能，通过风电机组装置将其转化为电能供给电解制氢装置；其中利用电池蓄电装置蓄电解决系统自动控制连续性问题，用水处理装置解决电解水制氢系统的纯水补给问题；最终为终端用户提供高纯度氢气输出。本发明提供了一套环保节能的制氢系统。

Description

一种制氢系统
技术领域
本发明涉及制氢技术领域中，特别是一种制氢系统。
背景技术
随着世界经济的发展，一次性能源的消耗量也与日俱增，目前最主要的能源石油、煤和天然气等是不可再生且已逐渐无法满足需求，且燃烧带来的环境危机也不容小觑，能源短缺和环境危机已成为人类未来面对的最重要问题。世界各国科学家都在积极探索替代能源和开发可再生能源的新技术，风能、太阳能等可再生能源的利用技术日趋成熟，但其自身的局限性也使其成为发展为主流能源的瓶颈。氢气作为重要的工业原料和还原剂，在国民经济各领域已被广泛地使用，它燃烧效率和燃烧值高且无污染，作为未来重要清洁能源具备巨大发展潜力。
现有成熟氢气制备技术主要有：天然气蒸汽转化制氢、甲醇水蒸气转化制氢、水电解制氢。前两种工艺以传统天然气、水煤气为原料，占制氢总量约95%份额；水电解制氢则以水为原料，仅占5%份额。显然，能源危机使水电解制氢具备更大的发展空间和发展潜力，它摆脱了对一次能源的依赖，但较高的电能消耗带来的高成本问题严重制约着它的发展。有效解决这个问题，才能使水电解制氢技术快速发展，并使氢能成为未来重要替代能源之一。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以降低能耗、降低成本的制氢系统。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种制氢系统，包括主控系统、蓄电单元、风电单元、水处理单元和制氢单元，所述的主控系统通过控制电缆线分别与蓄电单元、风电单元、水处理单元和制氢单元连接；
所述的蓄电单元包括电池蓄电装置和蓄电子控模块，所述的风电单元包括风电机组装置和风电子控模块，所述的水处理单元包括水处理装置和水处理子控模块，所述的制氢单元包括电解制氢装置和制氢子控模块；
所述的蓄电子控模块通过控制电缆线与电池蓄电装置连接；所述的风电子控模块通过控制电缆线与风电机组装置连接；所述的水处理子控模块通过控制电缆线与水处理装置连接；所述的制氢子控模块通过控制电缆线与电解制氢装置连接；
所述的风电机组装置通过电力输送线路分别与主控系统、电池蓄电装置、水处理装置和电解制氢装置连接，所述的水处理装置通过水输送管路与电解制氢装置连接；
所述的主控系统安装有自动智能转换程序。
本发明所述的风电机组装置数量是一套或多套；当安装多套风电机组装置时，风电子控模块是一个或多个，由主控系统统一控制。
本发明所述的电池蓄电装置数量是一套或多套；当安装多套电池蓄电装置时，蓄电子控模块是一个或多个，由主控系统统一控制，具备单套单独控制功能。
本发明所述的电解制氢装置数量是一套或多套；当安装多套电解制氢装置时，制氢子控模块是一个或多个，由主控系统统一控制，具备单套单独控制功能。
本发明所述的水处理装置数量是一套或多套；当安装多套水处理装置时，水处理子控模块是一个或多个，由主控系统统一控制，具备单套单独控制能力。
本发明的工作原理如下：
本发明利用地球表面的可再生的风能，通过风电机组装置将其转化为电能供给电解制氢装置；其中利用电池蓄电装置蓄电解决系统自动控制连续性问题，用水处理装置解决电解水制氢系统的纯水补给问题；最终为终端用户提供高纯度氢气输出。
本发明采用离网永磁型风电机组装置为电池蓄电装置、电解制氢装置、水处理装置以及主控系统提供电能；电池蓄电装置作为风电机组装置因风力不足停机时主控系统的电源；风电机组装置为电解制氢装置提供电能制造氢气。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明设计方案新颖，用可再生的清洁能源风能通过风电机组装置转化为电能厅提供给电解制氢装置，是一种纯绿色节能环保型系统，清洁无污染；其终端产品——氢气（也包括氧气）也是绿色清洁环保燃料和化工原料。
2、本发明配置水处理装置，可因地制宜选择合适的水处理系统为电解制氢装置补充纯水作为制氢原料。
3、本发明设计方案巧妙合理，各功能单元采用模块化设计，统一布局，整体通过主控系统集中控制，系统集成度高，减少资源浪费。
4、本发明在有效利用新能源的同时，采用离网型风电机组装置也解决了风电发展的并网瓶颈问题，一举两得；符合倡导利用可再生能源以及绿色环保的发展方向，对于新能源利用技术的发展，具有较大促进作用。
5、本发明具备较高实用性和推广价值，规模弹性大，适应性强，以成熟的现有技术有机组合可实现较高经济效益，形成极大发展空间。
6、本发明具备高水平自动控制和智能控制基础，可根据具体情况合理设计，能有效节约资源并降低成本。
附图说明
本发明仅有一幅附图，其中：
图1是本发明的结构框图。
图中：100、主控系统，200、蓄电单元，201、蓄电子控模块，202、电池蓄电装置，300、风电单元，301、风电子控模块，302、风电机组装置，400、水处理单元，401、水处理子控模块，402、水处理装置，500、制氢单元，501、制氢子控模块，502、电解制氢装置。
具体实施方式
如图1所示，一种新型节能环保型制氢系统，包括主控系统100和由主控系统100控制的蓄电单元200、风电单元300、水处理单元400和制氢单元500，所述蓄电单元200包括至少一个电池蓄电装置202和控制所述电池蓄电装置202工作的蓄电子控模块201；所述风电单元300包括至少一个风电机组装置302和控制所述风电机组装置302工作的风电子控模块301，所述风电机组装置302为离网永磁型风力发电机组，发电机采用直驱、半直驱或间接驱动的永磁发电机；所述水处理单元400包括至少一套水处理装置402和控制所述水处理装置402工作的水处理子控模块401，所述水处理装置402采用反渗透工艺、电渗析工艺等制取纯水；所述制氢单元500包括至少一套电解制氢装置502和控制所述电解制氢装置502工作的制氢子控模块501，电解制氢装置502采用电解水的工艺制取氢气；起到电力供应的所述风电机组装置302分别与所述主控系统100、所述电池蓄电装置202、所述水处理装置402和所述电解制氢装置502单向连接；所述电池蓄电装置202与所述主控系统100单向连接；所述水处理装置402与所述电解制氢装置502单向连接。
本发明冷启动时，所述电池蓄电装置202内部预储存的电能为主控系统100及各子控模块提供电能，驱动整个控制系统；电池蓄电装置202作为风电机组装置302因风速变化导致风力发电机组不能开机时主控系统的电源；所述风电机组装置302发电可为电池蓄电器202充电，同时为水处理装置402、电解制氢装置502提供电力；水处理装置402为电解制氢装置502制备纯水作为电解制氢原料；当风力发电功率充足时，通过主控系统100的智能转换优先供给主控系统100、电池蓄电器202和水处理装置402，最后是电解制氢装置502，以保证蓄电池满容量状态和水处理装置402足够的纯水储备补给，多余电力供给电解制氢装置502进行高纯度氢气制备；当风力发电功率不够充足时，电力供应优先级不变，主控系统100通过自身智能系统合理分配电力；当风力发电停机时，通过主控系统100的智能转换由电池蓄电器202为主控系统100提供电能，维持主控系统24小时处于正常工作状态，其余设备自动停机；各相关设备单元间依靠主控制系统通过连锁控制、智能控制密切配合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种制氢系统，其特征在于：包括主控系统(100)、蓄电单元(200)、风电单元(300)、水处理单元(400)和制氢单元(500)，所述的主控系统(100)通过控制电缆线分别与蓄电单元(200)、风电单元(300)、水处理单元(400)和制氢单元(500)连接；
所述的蓄电单元(200)包括电池蓄电装置(202)和蓄电子控模块(201)，所述的风电单元(300)包括风电机组装置(302)和风电子控模块(301)，所述的水处理单元(400)包括水处理装置(402)和水处理子控模块(401)，所述的制氢单元(500)包括电解制氢装置(502)和制氢子控模块(501)；
所述的蓄电子控模块(201)通过控制电缆线与电池蓄电装置(202)连接；所述的风电子控模块(301)通过控制电缆线与风电机组装置(302)连接；所述的水处理子控模块(401)通过控制电缆线与水处理装置(402)连接；所述的制氢子控模块(501)通过控制电缆线与电解制氢装置(502)连接；
所述的风电机组装置(302)通过电力输送线路分别与主控系统(100)、电池蓄电装置(202)、水处理装置(402)和电解制氢装置(502)连接，所述的水处理装置(402)通过水输送管路与电解制氢装置(502)连接；
所述的主控系统(100)安装有自动智能转换程序，
所述的电池蓄电装置(202)数量是多套，蓄电子控模块(201)是多个，由主控系统(100)统一控制，具备单套单独控制功能，
所述风电机组装置(302)为离网永磁型风电机组装置。
2.根据权利要求1所述的一种制氢系统，其特征在于：所述的风电机组装置(302)数量是一套或多套；当安装多套风电机组装置(302)时，风电子控模块(301)是一个或多个，由主控系统(100)统一控制。
3.根据权利要求1所述的一种制氢系统，其特征在于：所述的电解制氢装置(502)数量是一套或多套；当安装多套电解制氢装置(502)时，制氢子控模块(501)是一个或多个，由主控系统(100)统一控制，具备单套单独控制功能。
4.根据权利要求1所述的一种制氢系统，其特征在于：所述的水处理装置(402)数量是一套或多套；当安装多套水处理装置(402)时，水处理子控模块(401)是一个或多个，由主控系统(100)统一控制，具备单套单独控制能力。
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