CN208369506U

CN208369506U - 一种分布式能源系统

Info

Publication number: CN208369506U
Application number: CN201821115669.5U
Authority: CN
Inventors: 毛燕东; 李克忠; 刘雷
Original assignee: ENN Science and Technology Development Co Ltd
Current assignee: ENN Science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2028-07-13

Abstract

本实用新型公开了一种分布式能源系统，涉及氢能技术领域，利用生物质、风光混合制氢技术。所述分布式能源系统包括：生物质制氢系统；和/或风光混合制氢系统；氢能转换电能系统，所述氢能转换电能系统均与所述生物质制氢系统和所述风光混合制氢系统的氢气排气口连通；分布式能源站，所述分布式能源站与所述氢能转换电能系统电连接。本实用新型分布式能源系统用于将生物质、风光混合制氢技术与发电技术相结合，实现了多能互补。

Description

一种分布式能源系统

技术领域

本实用新型涉及氢能技术领域，尤其涉及一种分布式能源系统。

背景技术

广大农村或城镇的能源物资贫瘠、且远离电网，给用能及能量率带来诸多问题，大都采用生物质直接燃烧或燃煤，不仅带来环境污染、主要是能量利用效率低。

氢气燃烧最终产物只有水，表观上是一种绝对清洁的燃料，长期以来被认为是一种有潜力取代化石燃料的清洁能源。

农村或城镇生物质资源丰富，生物质自身是氢的载体，氢元素的重量组分为6％，相当于每千克生物质可产生0.672m3的气态氢，占生物质总能量的40％以上。且农村拥有丰富的风资源和光资源。

如将生物质、风光资源混合制氢技术同发电技术相结合，将制氢和农村分布式能源系统相结合，提供一种多能互补的高效清洁能源系统，对中国农村地区的用能、人民生活方式及经济发展意义重大。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种分布式能源系统，主要目的是利用生物质和/或风光混合制氢，再将制得的氢能转换成电能，实现了多能互补。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种分布式能源系统，包括：

生物质制氢系统；

和/或风光混合制氢系统；

氢能转换电能系统，所述氢能转换电能系统均与所述生物质制氢系统和所述风光混合制氢系统的氢气排气口连通；

分布式能源站，所述分布式能源站与所述氢能转换电能系统电连接。

本实用新型实施例提供的分布式能源系统，在系统运行时，可利用生物质制得氢气，也可利用风光制氢，并将所制得的氢能转换成电能，再通过分布式能源站输出，有效的利用生物质资源和风光资源，尤其对于能源资源匮乏的乡村，提供了一种多能互补的清洁能源系统。

可选的，所述生物质制氢系统包括：依次连接的热转化炉、气固分离系统、氢气变换炉和冷却净化分离系统，其中，所述氢能转换电能系统与所述冷却净化分离系统的氢气排气口连通。

进一步的，所述冷却净化分离系统的蒸汽排出口与所述热转化炉的气化剂入口连通。

可选的，所述冷却净化分离系统的氢气排气口还与所述分布式能源站连接，和/或

所述冷却净化分离系统的蒸汽排出口与所述分布式能源站连通。

可选的，所述风光混合制氢系统包括：风力发电系统和太阳能发电系统、制氢单元、其中，所述风力发电系统和太阳能发电系统均与所述制氢单元连接。

进一步的，所述分布式能源系统还包括：电网系统，所述电网系统的一端与所述风力发电系统和太阳能发电系统连接，另一端与所述分布式能源站连接。

可选的，所述风力发电系统和太阳能发电系统还与所述分布式能源站电连接。

可选的，所述制氢单元包括电解装置，均所述电解装置连接的储氢系统和储氧系统，其中，所述电解装置均与风力发电系统和太阳能发电系统电连接，所述储氢系统和储氧系统均与所述氢能转换电能系统连接。

进一步的，所述储氢系统还与所述生物质制氢系统的氢气排气口连通。

可选的，所述氢能转换电能系统包括电化学发电器。

进一步的，所述电化学发电器为燃料电池，所述燃料电池所述电解装置连接。

可选的，所述分布式能源系统还包括：储能系统，所述储能系统的一端与所述氢能转换电能系统连接，另一端与所述分布式能源站连接。

进一步的，所述储能系统包括超级电容。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种分布式能源系统的组成示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种分布式能源系统的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例分布式能源系统进行详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参照图1和图2，本实用新型实施例中分布式能源系统包括生物质制氢系统1、和/或风光混合制氢系统2和氢能转换电能系统3，所述氢能转换电能系统3均与所述生物质制氢系统1和所述风光混合制氢系统2的氢气排气口连通，其中，生物质制氢系统1是用于获取生物质，如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便等中的氢能，风光混合制氢系统2是利用风能、光能获取氢能，氢能转换电能系统3将上述两者系统获取的氢能转换成电能，以供于分布式能源站6，通过分布式能源站6提供于用户使用。

该分布式能源系统利用生物质制氢技术、风光混合制氢技术和发电技术相联合，提供了一种清洁能源系统，且该系统中利用了风光资源和生物质资源的相互补充，保证所制得的电能充分给予用户使用，该分布式能源系统适应用于农村、城镇，尤其是中型及以上的农村、城镇，充分利用农村或城镇的自然资源。

具体的，所述生物质制氢系统1包括：依次连接的热转化炉、气固分离系统、氢气变换炉和冷却净化分离系统，其中，所述氢能转换电能系统3与所述冷却净化分离系统的氢气排气口连通。生物质被送入热转化炉内燃烧获得含有氢气的含尘粗煤气，含有氢气的含尘粗煤气经气固分离系统进行气固分离，所述气固分离系统除尘后将粗煤气送入所述氢气变换炉中，对粗煤气中的一氧化碳进行变化生成氢气和二氧化碳，所述氢气变换炉将氢气、水蒸气和二氧化碳为主的混合气体送入冷却净化分离系统，所述冷却净化分离系统将混合气体中的水蒸气和酸性气体去除，得到纯净的氢气，所得氢气进入所述冷却净化分离系统的氢气排气口，其中，所述冷却净化分离系统的氢气排气口与氢能转换电能系统3联通，进而使氢气进入氢能转换电能系统3。

示例的，热转化炉可为流化床气化炉、固化床气化炉、移动床气化炉，上述所述各种气化炉在进行生物质气化时，需要导入气化剂，以将生物质与气化剂发生气化反应，所述冷却净化分离系统分离的氧气、水蒸气和/或空气作为气化剂被导入所述热转化炉，即所述冷却净化分离系统的蒸汽排出口与所述热转化炉的气化剂入口连通，实现了物质的回收利用。

需要说明的是：所述冷却净化分离系统氢气排气口也可以直接与分布式能源站6连通，分布式能源站6包括燃气内燃机，燃气内燃机采用天然气为能源，同时补充氢能源，可为用于给予电、冷、热多种能源。所述冷却净化分离系统分离的蒸汽也可以供于分布式能源站6，以使分布式能源站6利用其热能。

示例的，所述气固分离系统包括一级或多级旋风分离器、移动床分离器、金属过滤器等，含有氢气的含尘粗煤气经气固分离系统使其内的固体杂质(粉尘)被分离出去。

具体的，所述生物质制氢系统1所制得的氢气也可以进行储存，在进行氢气储存时，可以通过有机储氢装置储存在有机储氢材料中，且该有机储氢材料的脱氢温度适宜，以使从有机储氢材料脱出的氢气可直接用于氢能转换电能系统3中，也可以将氢气储存在储罐中，但是，在对氢气进行储存前，先要对氢气进行压缩，以便储存。

具体实施时，所述风光混合制氢系统2包括：风力发电系统和太阳能发电系统、制氢单元、其中，所述风力发电系统和太阳能发电系统与所述制氢单元连接。所述风力发电系统将风能转换成电能，太阳能发电系统将太阳能转换成电能，所述制氢单元利用此电能对电解质进行电解制得氢气，示例的，所述制氢单元包括电解装置，均所述电解装置连接的储氢系统和储氧系统，其中，所述电解装置与风力发电系统和太阳能发电系统电连接，所述储氢系统和储氧系统均与所述氢能转换电能系统连接，使用时，当用户在用电高峰时，风力发电系统和太阳能发电系统与分布式能源站6连接，直接利用风力发电系统和太阳能发电系统转换的电能供于分布式能源站6，给予用户使用，当用户在用电低谷时，将风力发电系统和太阳能发电系统转换的电能用于电解电解质，电解所产生的氢气和氧气分别进入相对应的储氢系统和储氧系统，此处的储氢系统也可与所述冷却净化分离系统的氢气排气口连通，将生物质制氢系统1制得的氢气存储在该储氢系统中。

示例的，所述氢能转换电能系统包括电化学发电器，所述电化学发电器使氢气和氧气发生化学反应并释放电能，具体的，所述电化学发电器包括燃料电池。当氢气和氧气发生化学反应时，可释放较大的热量，将所述燃料电池与电解装置连接，以便将所述燃料电池释放的热量传与所述电解装置，供电解装置在电解时使用，这样将热量回收并使用，有效降低整个分布式能源系统的能耗。

所述分布式能源系统还包括：储能系统，所述储能系统的一端与所述氢能转换电能系统3连接，另一端与所述分布式能源站6连接。所述储能系统用于将所述氢能转换电能系统转换的电能进行储存，便于应急临时使用，如储能系统包括锂电池、蓄电池、超级电容4等，燃料电池与超级电容串联或并联使用，以提高燃料电池的供电性能及风力发电系统和太阳能发电系统对短时峰值负荷相应能力，保证供电的可靠性和稳定性，降低了瞬间电压波动的现象。

具体的，所述分布式能源系统还包括：电网系统5，所述电网系统5的一端与所述风力发电系统和太阳能发电系统连接，另一端与所述分布式能源站6连接。可通过所述电网系统5直接向用于输出电能，当用电高峰时，通过风力发电系统和太阳能发电系统直接将电能输送至电网系统5，当用电低谷时，可通过氢能转换电能系统将电能输送至电网系统5。

所述分布式能源站6不仅包括用于将电能供于用户的供电装置，还包括用于将冷、热能供于用户的设备，其中，如图2所示，所述冷却净化分离系统中蒸汽进入所述分布式能源站，以便输出给予用户使用热能，若分布式能源站包括冷凝装置，将输入的热能进行冷却降温，以输出冷能。

该分布式能源系统是一种多能互补的高效清洁能源系统，可适用于远离电网，生物质资源丰富，风光资源丰富的地区，且该分布式能源系统对于用户所需求的电、热、冷给予充分的保障，对人们的生活方式和经济的发展也有重要的意义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种分布式能源系统，其特征在于，包括：

生物质制氢系统；

和/或风光混合制氢系统；

2.根据权利要求1所述的分布式能源系统，其特征在于，所述生物质制氢系统包括：依次连接的热转化炉、气固分离系统、氢气变换炉和冷却净化分离系统，其中，所述氢能转换电能系统与所述冷却净化分离系统的氢气排气口连通。

3.根据权利要求2所述的分布式能源系统，其特征在于，所述冷却净化分离系统的蒸汽排出口与所述热转化炉的气化剂入口连通。

4.根据权利要求2所述的分布式能源系统，其特征在于，所述冷却净化分离系统的氢气排气口还与所述分布式能源站连接，和/或

5.根据权利要求1所述的分布式能源系统，其特征在于，所述风光混合制氢系统包括：风力发电系统和太阳能发电系统、制氢单元、其中，所述风力发电系统和太阳能发电系统均与所述制氢单元连接。

6.根据权利要求5所述的分布式能源系统，其特征在于，所述分布式能源系统还包括：电网系统，所述电网系统的一端与所述风力发电系统和太阳能发电系统连接，另一端与所述分布式能源站连接。

7.根据权利要求5所述的分布式能源系统，其特征在于，所述风力发电系统和太阳能发电系统还与所述分布式能源站电连接。

8.根据权利要求5所述的分布式能源系统，其特征在于，所述制氢单元包括电解装置，均与所述电解装置连接的储氢系统和储氧系统，其中，所述电解装置均与风力发电系统和太阳能发电系统电连接，所述储氢系统和储氧系统均与所述氢能转换电能系统连接。

9.根据权利要求8所述的分布式能源系统，其特征在于，所述储氢系统还与所述生物质制氢系统的氢气排气口连通。

10.根据权利要求8所述的分布式能源系统，其特征在于，所述氢能转换电能系统包括电化学发电器。

11.根据权利要求10所述的分布式能源系统，其特征在于，所述电化学发电器为燃料电池，所述燃料电池与所述电解装置连接。

12.根据权利要求1所述的分布式能源系统，其特征在于，所述分布式能源系统还包括：储能系统，所述储能系统的一端与所述氢能转换电能系统连接，另一端与所述分布式能源站连接。

13.根据权利要求12所述的分布式能源系统，其特征在于，所述储能系统包括超级电容。