基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统及方法与流程

本发明涉及能源发电技术领域，特别涉及一种基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统及方法。

背景技术

目前，能源和环境问题日益严重，清洁能源使用的比重将会扩大化，成为未来能源供给的主流之一，其中，风能便是清洁能源的一种，相关技术通常通过风力发电机将风能转化为电能进行利用。

另外，氢能也是清洁能源的一种，目前正逐渐被广泛使用，例如可以通过氢能发电，相关技术往往通过电解水的方式制取氢气，以满足氢能的使用需要。此外，天然气也是常用的清洁能源，相关技术往往通过联合循环系统使用天然气来发电、供冷、供热及供蒸汽。

然而，相关技术在使用清洁能源时能源浪费严重，比如，(1)由于风力发电较不稳定，因此不能很好地并网且不能大量储存，可靠性差；(2)通过电解水来制氢气和氧气，需要大量的电能消耗，在电能高峰时经济性不高，经济性差；(3)联合循环系统仅仅使用天然气来发电、供冷、供热及供蒸汽，并没有完全利用天然气产生的能量，能源利用率差。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统，该系统有效实现了能源的多能互补、高效利用，有效提高供能的可靠性和经济性。。

本发明的另一个目的在于提出一种基于氢氧联合循环和风能耦合的供能方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统，包括：发电模块，用于在风力作用下输出电能；电解模块，用于通过所述电能电解液，以生成氢气和氧气；锅炉，用于燃烧所述氢气和氧气，以生成第一蒸汽；蒸汽轮机和发电机，用于通过所述第一蒸汽发电，输出电能和第二蒸汽；供能系统，用于将所述蒸汽轮机的剩余蒸汽进行供热和/或供冷；冷凝器，用于将所述供能系统的剩余蒸汽进行冷凝，并通过水泵输送回收的电解液至所述电解模块。

本发明实施例的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统，将风力发电和电解电解液制氢氧结合，存储并利用氢气供能，实现能量有效的循环利用，从而实现了能源的多能互补、高效利用，有效提高供能的可靠性和经济性。

另外，根据本发明上述实施例的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述系统还包括：存储模块，用于存储所述氢气和氧气。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述存储模块包括：用于存储所述氢气的至少一个储氢罐；用于存储所述氧气的至少一个储氧罐。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述至少一个储氢罐与所述电解模块之间设置有压缩机。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述电解模块为电解槽。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述供能系统包括：蒸汽热水器与吸收式制冷机，用于将所述蒸汽轮机的剩余蒸汽进行供热和/或供冷。

进一步地，在本发明的一个实施例中，将通过所述冷凝器冷凝后的水进行处理，并通过水泵输送处理后的水至锅炉里。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种基于氢氧联合循环和风能耦合的供能方法，包括以下步骤：在风力作用下输出电能；通过所述电能电解液，以生成氢气和氧气；燃烧所述氢气和氧气，以生成第一蒸汽；通过所述第一蒸汽发电，输出电能和第二蒸汽；将所述蒸汽轮机的剩余蒸汽进行供热和/或供冷；将所述供能系统的剩余蒸汽进行冷凝，并通过水泵输送回收的电解液至所述电解模块。

本发明实施例的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能方法，将风力发电和电解电解液制氢氧结合，存储并利用氢气供能，实现能量有效的循环利用，从而实现了能源的多能互补、高效利用，有效提高供能的可靠性和经济性。

另外，根据本发明上述实施例的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，存储所述氢气和氧气。

进一步地，在本发明的一个实施例中，将冷凝后的水进行处理，并通过水泵输送处理后的水至锅炉里。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统及方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统。

图1是本发明一个实施例的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统的结构示意图。

如图1所示，该基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统10包括：发电模块100、电解模块200、锅炉300、蒸汽轮机400、发电机500、供能系统600和冷凝器700。

其中，发电模块100用于在风力作用下输出电能。电解模块200用于通过电能电解液，以生成氢气和氧气。锅炉300用于燃烧氢气和氧气，以生成第一蒸汽。蒸汽轮机400和发电机500，用于通过第一蒸汽发电，输出电能和第二蒸汽。供能系统600用于将蒸汽轮机的剩余蒸汽进行供热和/或供冷。冷凝器700用于将供能系统的剩余蒸汽进行冷凝，并通过水泵输送回收的电解液至电解模块。本发明实施例的系统10将风力发电和电解电解液制氢氧结合，存储并利用氢气供能，实现能量有效的循环利用，从而实现了能源的多能互补、高效利用，有效提高供能的可靠性和经济性。

可以理解的是，本发明实施例利用风力来发电来电解水制氢氧，进而实现发电、供冷及供热，能够将间歇性的风电转化为稳定的电力输出，从而实现大规模风电并网发电。同时通过联合循环系统进行能源的循环利用，可以提供电能、热冷，对余热进行进一步的回收处理，能够避免能量的浪费。利用联合系统装置来供能，实现能源的梯级利用，具有很高的应用价值。

也就是说，本发明实施例的系统10不仅能够发电，而且还可以通过联合循环系统提供冷(热)、蒸气，实现能源的综合利用，并提高综合能源效率。而且该系统封闭，且循环物质只有水，没有任何的污染，清洁环保。同时，缓解了弃风现象，实现能源的多能互补，高效利用，是充分利用清洁能源的一种有效途径，具有客观的经济、社会和环境效益。

可选地，如图1所示，发电模块100可以为风力发电机。

可选地，在本发明的一个实施例中，电解模块200可以为电解槽。其中，电解模块200用于通过电能电解液，以生成氢气和氧气，电解液可以为水，电解液也可以为其他可以实现通过电解槽生成氢气的物质，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，在此不做具体限制。

进一步地，在本发明的一个实施例中，供能系统600包括：蒸汽热水器与吸收式制冷机。其中，蒸汽热水器与吸收式制冷机用于将蒸汽轮机的剩余蒸汽进行供热和/或供冷。

进一步地，在本发明的一个实施例中，将通过冷凝器700冷凝后的水进行处理，并通过水泵输送处理后的水至锅炉300里。

进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的系统10还包括：存储模块800。其中，存储模块800用于存储氢气和氧气。

进一步地，在本发明的一个实施例中，存储模块包括：至少一个储氢罐801和至少一个储氧罐802。

其中，至少一个储氢罐801用于存储氢气。至少一个储氧罐802用于存储氧气。

进一步地，在本发明的一个实施例中，至少一个储氢罐801与电解模块200之间设置有压缩机。

具体而言，如图1所示，本发明实施例利用风力发电，将产生的不稳定电能通过电解槽，电解出水中的氢气和氧气，将产生的氢气和氧气储存到氢氧罐中，以纯氢作为燃料，以纯氧作为氧化剂，压缩后在锅炉300内混合进行完全燃烧，形成高温高压的过热蒸气作为工质，经过蒸汽轮机400做功，一部分通过发电机进行发电，输出稳定的电能，另一部分输出高温蒸汽供企业来使用；其多余的一部分乏汽通过蒸汽热水器及吸收式制冷机进行供热供冷，另一部分乏汽通过冷凝器700进行冷凝，通过给水泵输送到锅炉300里面进行循环利用。而冷凝后的水一部分经过处理后通到锅炉300里面进行回收利用，实现能源的循环利用；若供水量不足，重新补水，来满足用水量的需求。

进一步地，随着智能化系统的发展，清洁能源的比重将会扩大化，并逐步替代目前的粗放型能源供给形式，成为未来能源供给的主流之一。风力发电所产生的电能具有间歇性和不稳定性，导致所发出的电能质量品质不高，因此，本发明实施例通过将这些不稳定的电能，来制造氢气，提高了能源的消纳能力和综合效益。同时，所电解的氢气不但可以作为燃料来给联合循环系统作为动力需求，而且还可以制作成氢氧储能电池；另外，还可以为未来的氢能汽车提供一定的燃料需求，实现能源的多能互补和梯级利用。

本发明实施例具有以下优点，具体包括：

(1)经济性，利用较少的资源就可以实现能源之间的转化，而且可以在原有的基础之上进行改造，节省了成本。

(2)清洁性，系统循环转化的过程中只有水，无污染。

(3)可靠性，将间歇性的风能输出为稳定的电能，实现并网或储存。

(4)高效性，系统中的能源可以高效地进行转化，利用一种资源转化为其他形式的资源，其中间阶段无污染，转化效率高。

根据本发明实施例提出的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统，利用风能进行发电，可以将间歇性的风能转化为稳定的电能；通过对回收的水进行电解，得到氢气和氧气，对其储存；当氢能过剩时，该氢能可以作为清洁能源来供氢能汽车使用；通过蒸汽轮机、发电机等设备，提高了转化效率，实现了能量的转化，并且使用清洁能源联合循环供能，符合国家发展的趋势，满足低碳、绿色及清洁的个性化需求，有利于构建绿色低碳、安全高效的现代能源体系。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能方法。

图2是本发明一个实施例的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能方法的流程图。

如图2所示，该基于氢氧联合循环和风能耦合的供能方法包括：

如图2所示，该基于氢氧联合循环和风能耦合的供能方法包括以下步骤：

在步骤s201中，在风力作用下输出电能。

在步骤s202中，通过电能电解液，以生成氢气和氧气。

在步骤s203中，燃烧氢气和氧气，以生成第一蒸汽。

在步骤s204中，通过第一蒸汽发电，输出电能和第二蒸汽。

在步骤s205中，将蒸汽轮机的剩余蒸汽进行供热和/或供冷。

在步骤s206中，将供能系统的剩余蒸汽进行冷凝，并通过水泵输送回收的电解液至电解模块。

进一步地，在本发明的一个实施例中，存储氢气和氧气。

进一步地，在本发明的一个实施例中，将冷凝后的水进行处理，并通过水泵输送处理后的水至锅炉里。

需要说明的是，前述对基于氢氧联合循环和风能耦合的供能系统实施例的解释说明也适用于该实施例的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能方法，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的基于氢氧联合循环和风能耦合的供能方法，利用风能进行发电，可以将间歇性的风能转化为稳定的电能；通过对回收的水进行电解，得到氢气和氧气，对其储存；当氢能过剩时，该氢能可以作为清洁能源来供氢能汽车使用；通过蒸汽轮机、发电机等设备，提高了转化效率，实现了能量的转化，并且使用清洁能源联合循环供能，符合国家发展的趋势，满足低碳、绿色及清洁的个性化需求，有利于构建绿色低碳、安全高效的现代能源体系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。