CN219841670U - 一种氢能综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种氢能综合利用系统，本申请涉及氢能应用技术领域。光伏光热一体板的电能输出端连接于氢能系统组件的输入端和终端用户，光伏光热一体板的热能输出端连接于浅层地热井组件和浅层地源热泵组件；氢能系统组件的电能输出端连接于终端用户，氢能系统组件的热能输出端连接于终端用户和浅层地热井组件；浅层地源热泵组件的供冷输出端和热能输出端均连接于终端用户；浅层地热井组件与浅层地源热泵组件连接。本申请解决了现有技术中光伏光热一体板产生的电能未被充分利用以及北方地区供暖无法满足需求、能耗高、碳排放高的问题。因此，本申请实施例的氢能综合利用系统根据供热和供冷需求，在三个时间段分别进行调控，实现能源最大化利用。

Description

一种氢能综合利用系统

技术领域

本申请涉及氢能应用技术领域，尤其涉及一种氢能综合利用系统。

背景技术

光伏光热一体板主要由光伏与光热两个部分组成。光伏部分主要包括光伏电池、蓄电池、逆变器、控制器等构件，通过控制系统为建筑提供所需电能。光热部分主要为集热器，将太阳能转换为热能，同时使用热循环机制冷却太阳电池，提高了光电转换效率，更高效地利用太阳热能。

目前，光伏光热一体板产生的电能供应给终端用户，但是由于光伏发电的不稳定性，其产生的多余的电能未被充分利用，从而导致资源的浪费。此外，在我国北方地区存在大量的供暖需求，且主要采用的是以燃煤为主的传统集中供暖方式。这种供暖方式能耗大、碳排放高，难以持续，且随着供暖需求的增加，很多区域供暖需求已经难以满足。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种氢能综合利用系统，解决了现有技术中本申请解决了现有技术中光伏光热一体板产生的电能未被充分利用以及北方地区供暖无法满足需求、能耗高、碳排放高的问题。

本申请实施例提供了一种氢能综合利用系统，包括光伏光热一体板、氢能系统组件、浅层地热井组件和浅层地源热泵组件；所述光伏光热一体板的电能输出端连接于所述氢能系统组件的输入端和终端用户，所述光伏光热一体板的热能输出端连接于所述浅层地热井组件和所述浅层地源热泵组件；所述氢能系统组件的电能输出端连接于所述终端用户，所述氢能系统组件的热能输出端连接于所述终端用户和所述浅层地热井组件；所述浅层地源热泵组件的供冷输出端和热能输出端均连接于所述终端用户；所述浅层地热井组件与所述浅层地源热泵组件连接。

在一种可能的实现方式中，氢能综合利用系统还包括中深层地热井；所述中深层地热井的热能输出端连接于所述浅层地热井组件。

在一种可能的实现方式中，氢能综合利用系统还包括中深层地源热泵；所述中深层地源热泵连接于所述中深层地热井的热能输出端，所述中深层地源热泵的热能输出端连接于所述终端用户。

在一种可能的实现方式中，所述浅层地热井组件包括第一浅层地热井和第二浅层地热井；所述第一浅层地热井和所述第二浅层地热井均连接于所述光伏光热一体板的热能输出端、所述中深层地热井的热能输出端、所述氢能系统组件的热能输出端和所述浅层地源热泵组件。

在一种可能的实现方式中，所述浅层地源热泵组件包括第一地源热泵和第二地源热泵；所述第一地源热泵连接于所述第一浅层地热井；所述第二地源热泵连接于所述第二浅层地热井；所述第一地源热泵的热能输出端和所述第二地源热泵的热能输出端均连接于所述终端用户；所述第一地源热泵和或所述第二地源热泵的供冷输出端连接于所述终端用户；所述光伏光热一体板的热能输出端连接于所述第一地源热泵和所述第二地源热泵。

在一种可能的实现方式中，所述氢能系统组件包括电解槽、储氢罐和燃料电池；所述电解槽的输入端和输出端分别连接于所述光伏光热一体板的电能输出端和所述储氢罐的输入端；所述储氢罐的输出端连接于所述燃料电池的输入端；所述燃料电池的热能输出端连接于所述终端用户和所述浅层地热井组件，所述燃料电池的电能输出端连接于所述终端用户。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例提供的氢能综合利用系统包括光伏光热一体板、氢能系统组件、浅层地热井组件和浅层地源热泵组件。在实际运用中，光伏光热一体板产生的电能输送给终端用户，光伏光热一体板产生的多余电能通过氢能系统组件制作成氢气存储。然后，当需要用电时，氢能系统组件将存储的氢气转化成电能。本申请实施例的氢能综合利用系统在供暖季结束至供冷季结束时，光伏光热一体板和氢能系统组件将其热能储存于浅层地热井组件，光伏光热一体板和氢能系统组件将其电能输送给终端用户，浅层地源热泵组件给终端用户制冷，同时将浅层地源热泵组件的热能输送给浅层地热井组件；在供冷季结束至供暖季开始之前，光伏光热一体板和氢能系统组件将其多余的热能储存于浅层地热井组件，光伏光热一体板和氢能系统组件将其电能输送给终端用户；在供暖季开始到供暖季结束时，浅层地热井组件储蓄的热能和光伏光热一体板产生的热能输送给浅层地源热泵组件，氢能系统组件的热能和浅层地源热泵的热能共同传输给终端用户。因此，本申请实施例的氢能综合利用系统根据供热和供冷需求，在三个时间段分别进行调控，实现能源最大化利用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的氢能综合利用系统的运行结构示意图；

图2为本申请实施例提供的供暖季结束至供冷季结束蓄热的运行结构示意图；

图3为本申请实施例提供的供冷季结束至供暖季开始之前蓄热的运行结构示意图；

图4为本申请实施例提供的供暖季开始至供暖季结束蓄热的运行结构示意图。

附图标记：1-光伏光热一体板；2-氢能系统组件；21-电解槽；22-储氢罐；23-燃料电池；3-浅层地热井组件；31-第一浅层地热井；32-第二浅层地热井；4-浅层地源热泵组件；41-第一地源热泵；42-第二地源热泵；5-中深层地热井；6-中深层地源热泵；7-终端用户。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请实施例和简化描述，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申请的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请实施例提供的氢能综合利用系统如图1至图4所示。其中，实线是热能传递，单点划线是电能传递，双点划线是氢能传递，虚线是供冷传递。

如图1至图4所示，本申请实施例提供的氢能综合利用系统包括光伏光热一体板1、氢能系统组件2、浅层地热井组件3和浅层地源热泵组件4。光伏光热一体板1的电能输出端连接于氢能系统组件2的输入端和终端用户7，光伏光热一体板1的热能输出端连接于浅层地热井组件3和浅层地源热泵组件4。氢能系统组件2的电能输出端连接于终端用户7，氢能系统组件2的热能输出端连接于终端用户7和浅层地热井组件3。氢能系统组件2将光伏光热一体板1产生的多余电能制作成氢气存储。当需要用电时，氢能系统组件2将转化成电能输送给终端用户7。在非供暖季时，氢能系统组件2将其发电产生的热能储存于浅层地热井组件3。

浅层地源热泵组件4的供冷输出端和热能输出端均连接于终端用户7。浅层地热井组件3与浅层地源热泵组件4连接。在供暖季结束至供冷季结束时，浅层地源热泵组件4给终端用户7制冷，同时浅层地源热泵组件4将其产生的热能储存于浅层地热井组件3。

如图1所示，氢能综合利用系统还包括中深层地热井5。中深层地热井5的热能输出端连接于浅层地热井组件3。在非供暖季时，中深层地热井5将其热能输送给浅层地热井组件3。

在本申请实施例的一种实现方式中，氢能综合利用系统还包括中深层地源热泵6。中深层地源热泵6连接于中深层地热井5的热能输出端，中深层地源热泵6的热能输出端连接于终端用户7。中深层地源热泵6效率高，无排放无污染。在供暖季开始至供暖季结束时，中深层地热井5将其热能输送给中深层地源热泵6，中深层地源热泵6将其热能输送给终端用户7，可以进一步满足终端用户7的供暖需求。

进一步地，浅层地热井组件3包括第一浅层地热井31和第二浅层地热井32。第一浅层地热井31和第二浅层地热井32均连接于光伏光热一体板1的热能输出端、中深层地热井5的热能输出端、氢能系统组件2的热能输出端和浅层地源热泵组件4。

在本申请实施例的一种实现方式中，浅层地源热泵组件4包括第一地源热泵41和第二地源热泵42。第一地源热泵41连接于第一浅层地热井31，第二地源热泵42连接于第二浅层地热井32，第一地源热泵41的热能输出端和第二地源热泵42的热能输出端均连接于终端用户7。

需要说明的是，在供暖季结束至供冷季结束时，光伏光热一体板1、氢能系统组件2和中深层地热井5将其热能储蓄于第一浅层地热井31；在供冷季结束至供暖季开始之前，光伏光热一体板1、氢能系统组件2和中深层地热井5将其热能储蓄于第二浅层地热井32。第一浅层地热井31和第二浅层地热井32分组设计，可以实现自由的最大化利用。本申请实施例的第一浅层地热井31靠近于第一地源热泵41，第二浅层地热井32靠近于第二地源热泵42，降低了管网成本，减少了能量的流失。

第一地源热泵41和或第二地源热泵42的供冷输出端连接于终端用户7。

具体地，第二地源热泵42的供冷输出端连接于终端用户7。在供暖季结束至供冷季结束时，第二地源热泵42给终端用户7制冷，同时将制冷产生的热能存储于第二浅层地热井32。

光伏光热一体板1的热能输出端连接于第一地源热泵41和第二地源热泵42。在供暖季时，光伏光热一体板1将其热能传递给第一地源热泵41和第二地源热泵42。

如图1所示，氢能系统组件2包括电解槽21、储氢罐22和燃料电池23。电解槽21的输入端和输出端分别连接于光伏光热一体板1的电能输出端和储氢罐22的输入端。储氢罐22的输出端连接于燃料电池23的输入端。燃料电池23的热能输出端连接于终端用户7和浅层地热井组件3，燃料电池23的电能输出端连接于终端用户7。具体地，光伏光热一体板1将多余的电能传递给电解槽21，通过电解槽21制取氢气，然后将制取的氢气输送给储氢罐22。当需要再发电时，储氢罐22将储存的氢气输送给燃料电池23，燃料电池23将转化的电能输送给终端用户7，燃料电池23将发电产生的热能输送给终端用户7和浅层地热井组件3。

在实际运用中，如图2所示，本申请实施例的氢能综合利用系统在供暖季结束至供冷季结束时，光伏光热一体板1、氢能系统组件2和中深层地热井5将其热能储存于第一浅层地热井31，第二浅层地源热泵给终端用户7制冷，同时将其制冷产生的热能存储于第二浅层地热井32；如图3所示，在供冷季结束至供暖季开始之前，光伏光热一体板1、氢能系统组件2和中深层地热井5将其热能储存于第二浅层地热井32；如图4所示，在供暖季开始到供暖季结束时，第一浅层地热井31、第二浅层地热井32储蓄的热能和光伏光热一体板1产生的热能输送给浅层地源热泵组件4，中深层地热井5将其热能输送给中深层地源热泵6，中深层地源热泵6的热能、氢能系统组件2的热能和浅层地源热泵的热能共同输送给终端用户7。因此，本申请实施例的氢能综合利用系统根据供热和供冷需求，在三个时间段分别进行调控，实现能源最大化利用。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种氢能综合利用系统，其特征在于，包括光伏光热一体板(1)、氢能系统组件(2)、浅层地热井组件(3)和浅层地源热泵组件(4)；

所述光伏光热一体板(1)的电能输出端连接于所述氢能系统组件(2)的输入端和终端用户(7)，所述光伏光热一体板(1)的热能输出端连接于所述浅层地热井组件(3)和所述浅层地源热泵组件(4)；

所述氢能系统组件(2)的电能输出端连接于所述终端用户(7)，所述氢能系统组件(2)的热能输出端连接于所述终端用户(7)和所述浅层地热井组件(3)；

所述浅层地源热泵组件(4)的供冷输出端和热能输出端均连接于所述终端用户(7)；

所述浅层地热井组件(3)与所述浅层地源热泵组件(4)连接。

2.根据权利要求1所述的氢能综合利用系统，其特征在于，还包括中深层地热井(5)；

所述中深层地热井(5)的热能输出端连接于所述浅层地热井组件(3)。

3.根据权利要求2所述的氢能综合利用系统，其特征在于，还包括中深层地源热泵(6)；

所述中深层地源热泵(6)连接于所述中深层地热井(5)的热能输出端，所述中深层地源热泵(6)的热能输出端连接于所述终端用户(7)。

4.根据权利要求3所述的氢能综合利用系统，其特征在于，所述浅层地热井组件(3)包括第一浅层地热井(31)和第二浅层地热井(32)；

所述第一浅层地热井(31)和所述第二浅层地热井(32)均连接于所述光伏光热一体板(1)的热能输出端、所述中深层地热井(5)的热能输出端、所述氢能系统组件(2)的热能输出端和所述浅层地源热泵组件(4)。

5.根据权利要求4所述的氢能综合利用系统，其特征在于，所述浅层地源热泵组件(4)包括第一地源热泵(41)和第二地源热泵(42)；

所述第一地源热泵(41)连接于所述第一浅层地热井(31)；

所述第二地源热泵(42)连接于所述第二浅层地热井(32)；

所述第一地源热泵(41)的热能输出端和所述第二地源热泵(42)的热能输出端均连接于所述终端用户(7)；

所述第一地源热泵(41)和或所述第二地源热泵(42)的供冷输出端连接于所述终端用户(7)；

所述光伏光热一体板(1)的热能输出端连接于所述第一地源热泵(41)和所述第二地源热泵(42)。

6.根据权利要求1所述的氢能综合利用系统，其特征在于，所述氢能系统组件(2)包括电解槽(21)、储氢罐(22)和燃料电池(23)；

所述电解槽(21)的输入端和输出端分别连接于所述光伏光热一体板(1)的电能输出端和所述储氢罐(22)的输入端；

所述储氢罐(22)的输出端连接于所述燃料电池(23)的输入端；

所述燃料电池(23)的热能输出端连接于所述终端用户(7)和所述浅层地热井组件(3)，所述燃料电池(23)的电能输出端连接于所述终端用户(7)。