一种碱性水电解系统耦合液氢系统的制作方法

本发明涉及可再生能源利用，尤其涉及一种碱性水电解系统耦合液氢系统。

背景技术：

1、当风电、光伏、水电等波动性可再生能源作为电力来源，直接驱动水电解反应制取氢气时，可同步实现“绿氢”的高效制取与可再生能源的动态消纳，能有力促进我国可再生能源的发展与能源结构的转型，推动“双碳”目标的顺利实现。

2、然而，碱性水电解系统的负载范围较窄，通常为其额定工作负载的20％～100％，当波动性可再生能源的实时功率超出其负载范围时，会由于无法被消纳而沦为“弃电”，造成了严重的资源浪费。从液氢系统角度考虑，入口原料氢气的压缩等流程需消耗大量电能，为其储运带来了明显能耗与成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种碱性水电解系统耦合液氢系统，不仅能拓宽对波动性可再生能源的实际动态消纳范围，以提升能量利用率，也可以降低液氢系统的能耗。

2、本发明提供了一种碱性水电解系统耦合液氢系统，包括：

3、碱性电解堆；

4、为所述碱性电解堆提供电能的电源供给系统；

5、与所述碱性电解堆的阴极出口依次相连的阴极回路主气液分离器和阴极回路副气液分离器；所述阴极回路副气液分离器的液体出口与阴极回路主气液分离器相连；所述阴极回路主气液分离器的液体出口与混合系统相连；

6、与所述阴极回路副气液分离器的气体出口相连的氢气纯度分析模块；

7、与所述氢气纯度分析模块相连的液氢系统；

8、与所述碱性电解堆的阳极出口依次相连的阳极回路主气液分离器和阳极回路副气液分离器；所述阳极回路副气液分离器的液体出口与阳极回路主气液分离器相连；所述阳极回路主气液分离器的液体出口与所述混合系统相连；

9、与所述阳极回路副气液分离器的气体出口相连的氧气纯度分析模块；

10、所述混合系统的第一出口与所述碱性电解堆的阴极侧入口相连，所述混合系统的第二出口与所述碱性电解堆的阳极侧入口相连。

11、优选的，所述电源供给系统包括可再生能源系统、整流器和直流电源设备；

12、所述整流器与所述可再生能源系统相连，所述直流电源设备与整流器相连。

13、优选的，所述电源供给系统还包括储能装置；

14、所述储能装置与所述可再生能源系统相连，用于储存部分或全部电力；

15、所述储能装置还与液氢系统相连，用于向液氢系统供给电力；

16、所述储能装置包括电池和/或超级电容器。

17、优选的，所述阴极回路主气液分离器的第一液体进口与所述碱性电解堆的阴极出口相连；所述阴极回路副气液分离器的气体进口与所述阴极回路主气液分离器的气体出口相连；所述阴极回路副气液分离器的液体出口与阴极回路主气液分离器的第二液体进口相连；所述阴极回路主气液分离器的液体出口与混合系统相连。

18、优选的，所述阴极回路主气液分离器的液体出口通过阴极回路碱液循环泵与混合系统相连。

19、优选的，所述碱性水电解系统耦合液氢系统还包括补水储存模块；

20、所述补水储存模块通过补水泵与所述阴极回路主气液分离器相连。

21、优选的，所述阳极回路主气液分离器的第一液体进口与所述碱性电解堆的阳极出口相连；所述阳极回路副气液分离器的气体进口与所述阳极回路主气液分离器的气体出口相连；所述阳极回路副气液分离器的液体出口与阳极回路主气液分离器的第二液体进口相连；所述阳极回路主气液分离器的液体出口与所述混合系统相连。

22、优选的，所述阳极回路主气液分离器的液体出口通过阳极回路碱液循环泵与混合系统相连。

23、本发明提供了一种碱性水电解系统耦合液氢系统，包括：碱性电解堆；为所述碱性电解堆提供电能的电源供给系统；与所述碱性电解堆的阴极出口依次相连的阴极回路主气液分离器和阴极回路副气液分离器；所述阴极回路副气液分离器的液体出口与阴极回路主气液分离器相连；所述阴极回路主气液分离器的液体出口与混合系统相连；与所述阴极回路副气液分离器的气体出口相连的氢气纯度分析模块；与所述氢气纯度分析模块相连的液氢系统；与所述碱性电解堆的阳极出口依次相连的阳极回路主气液分离器和阳极回路副气液分离器；所述阳极回路副气液分离器的液体出口与阳极回路主气液分离器相连；所述阳极回路主气液分离器的液体出口与所述混合系统相连；与所述阳极回路副气液分离器的气体出口相连的氧气纯度分析模块；所述混合系统的第一出口与所述碱性电解堆的阴极侧入口相连，所述混合系统的第二出口与所述碱性电解堆的阳极侧入口相连。

24、本发明中，碱性电解堆可消纳风电、光伏或水电等波动性可再生能源系统，通过水电解反应制取氢气，为液氢系统提供原料，用于后续的氢气储存与使用。本发明进一步采用电池、超级电容等储能装置，可吸收、储存来自于波动性可再生能源但超出碱性电解堆负载范围的电能，与稳定电源共同为液氢系统供电，拓宽了波动性可再生能源的实际消纳范围，并降低了液氢系统能耗(即减少消耗稳定电源的电能)。

技术特征：

1.一种碱性水电解系统耦合液氢系统，包括：

2.根据权利要求1所述的碱性水电解系统耦合液氢系统，其特征在于，所述电源供给系统包括可再生能源系统、整流器和直流电源设备；

3.根据权利要求2所述的碱性水电解系统耦合液氢系统，其特征在于，所述电源供给系统还包括储能装置；

4.根据权利要求1所述的碱性水电解系统耦合液氢系统，其特征在于，所述阴极回路主气液分离器的第一液体进口与所述碱性电解堆的阴极出口相连；所述阴极回路副气液分离器的气体进口与所述阴极回路主气液分离器的气体出口相连；所述阴极回路副气液分离器的液体出口与阴极回路主气液分离器的第二液体进口相连；所述阴极回路主气液分离器的液体出口与混合系统相连。

5.根据权利要求1所述的碱性水电解系统耦合液氢系统，其特征在于，所述阴极回路主气液分离器的液体出口通过阴极回路碱液循环泵与混合系统相连。

6.根据权利要求1所述的碱性水电解系统耦合液氢系统，其特征在于，所述碱性水电解系统耦合液氢系统还包括补水储存模块；

7.根据权利要求1所述的碱性水电解系统耦合液氢系统，其特征在于，所述阳极回路主气液分离器的第一液体进口与所述碱性电解堆的阳极出口相连；所述阳极回路副气液分离器的气体进口与所述阳极回路主气液分离器的气体出口相连；所述阳极回路副气液分离器的液体出口与阳极回路主气液分离器的第二液体进口相连；所述阳极回路主气液分离器的液体出口与所述混合系统相连。

8.根据权利要求1所述的碱性水电解系统耦合液氢系统，其特征在于，所述阳极回路主气液分离器的液体出口通过阳极回路碱液循环泵与混合系统相连。

技术总结本发明涉及可再生能源利用技术领域，尤其涉及一种碱性水电解系统耦合液氢系统。本发明提供了一种碱性水电解系统耦合液氢系统，碱性电解堆可消纳风电、光伏或水电等波动性可再生能源系统，通过水电解反应制取氢气，为液氢系统提供原料，用于后续的氢气储存与使用。本发明进一步采用电池、超级电容等储能装置，可吸收、储存来自于波动性可再生能源但超出碱性电解堆负载范围的电能，与稳定电源共同为液氢系统供电，拓宽了波动性可再生能源的实际消纳范围，并降低了液氢系统能耗(即减少消耗稳定电源的电能)。技术研发人员：米大斌,史翊翔,陆明媚,李爽,魏疆,张蔚喆,赵维,冯博彦,眭立辉,孙泽宇,高保胜,蔡宁生,杜子冰,刘熠,何明儒受保护的技术使用者：河北建投中航塞罕绿能科技开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17