本實用新型屬于能量轉(zhuǎn)化與儲能技術領域，具體涉及一種氫儲能系統(tǒng)中的熱控制系統(tǒng)。
背景技術：
氫能作為一種清潔、高效、可持續(xù)能源，受到了廣泛關注。其可作為可再生能源消納的載體，從可再生能源到氫氣再通過氫發(fā)電子系統(tǒng)發(fā)電，即氫儲能。該氫儲能具有如下諸多優(yōu)點：1)氫儲能系統(tǒng)電解水過程是綠色能源到綠色能源的循環(huán)，具有可持續(xù)性；2)儲能密度高，可達13000Wh/kg以上，約為鋰電池的100倍；3)壽命長，適合長時間存儲，無自放電。
現(xiàn)有技術中，中國專利文獻CN 102534646 A公開了風力發(fā)電制氫儲能供氫和后備發(fā)電裝置。該技術以風能作為基礎能源，利用風力發(fā)電機發(fā)電，將多余電能通過中高壓電解水制氫機生產(chǎn)中高壓氫氣，再將氫氣充入可承受同樣壓強的儲氫罐內(nèi)，必要時，可將儲存罐內(nèi)的氫氣作為反向能源，通過氫發(fā)電裝置轉(zhuǎn)換為電能。
上述技術的實施，風能實現(xiàn)了從基礎發(fā)電到制氫的二次利用，并在此基礎上兼顧了氫氣的反向利用，具有了氫氣再次轉(zhuǎn)化電能的可行性，從而一方面在風力發(fā)電系統(tǒng)中省去了原本所必須的耗資最多的蓄電池系統(tǒng)，另一方面在實現(xiàn)全天候后備發(fā)電的同時，還能額外提供用戶急需的燃料氫氣。
在上述技術實施時，中高壓電解水制氫、儲氫罐儲氫、氫氣發(fā)電均會釋放熱量，而在儲氫罐釋放氫氣時則需要外界供熱，但是上述技術并未對釋放的熱量加以有效利用，更未從氫儲能系統(tǒng)角度去綜合利用制氫、儲氫和氫發(fā)電各子系統(tǒng)釋放的熱量，導致整個氫儲能系統(tǒng)熱量利用率低。
技術實現(xiàn)要素：
為此，本實用新型所要解決的是氫儲能系統(tǒng)中熱量利用率低的缺陷，進而提供一種熱量利用率高、氫儲能系統(tǒng)穩(wěn)定的氫儲能系統(tǒng)中的熱控制系統(tǒng)。
為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案如下：
本實用新型所提供的熱控制系統(tǒng)，包括順次連接的制氫裝置、儲氫裝置和氫發(fā)電裝置，還包括，
第一冷介質(zhì)循環(huán)裝置，用于提供第一冷介質(zhì)及回收吸熱后的第一冷介質(zhì)，所述第一冷介質(zhì)循環(huán)裝置與所述制氫裝置相連接；
第二冷介質(zhì)循環(huán)裝置，用于提供第二冷介質(zhì)及回收吸熱后的第二冷介質(zhì)，所述第二冷介質(zhì)循環(huán)裝置與所述氫發(fā)電裝置相連接；
第三冷介質(zhì)循環(huán)裝置，用于提供第三冷介質(zhì)及回收吸熱后的第三冷介質(zhì)，所述第三冷介質(zhì)循環(huán)裝置與所述儲氫裝置相連接。
進一步地，所述第一冷介質(zhì)循環(huán)裝置為由至少包括順次連接的第一儲液箱、第一換熱器、第四循環(huán)泵、及第一循環(huán)泵組成的閉合回路，所述制氫裝置與所述第一換熱器連接，以使所述制氫裝置中的電解質(zhì)通過第五循環(huán)泵與所述第一儲液箱中的第一冷介質(zhì)在所述第一換熱器內(nèi)發(fā)生熱交換；
所述第二冷介質(zhì)循環(huán)裝置為由至少包括順次連接的第二儲液箱、所述氫發(fā)電裝置、第二循環(huán)泵、及節(jié)溫器組成的閉合回路，所述氫發(fā)電裝置與所述第二儲液箱中的第二冷介質(zhì)發(fā)生熱交換；
所述第三冷介質(zhì)循環(huán)裝置為由至少包括順次連接的第一儲液箱、第三儲液箱、第三循環(huán)泵及第一循環(huán)泵組成的閉合回路，在儲氫過程中所述儲氫裝置與所述第三儲液箱中的第三冷介質(zhì)發(fā)生熱交換，在釋氫過程中所述儲氫裝置與所述第一儲液箱中的吸熱后的第一冷介質(zhì)和/或第三冷介質(zhì)發(fā)生熱交換。
所述第二冷介質(zhì)循環(huán)裝置還包括第二換熱器和散熱器，所述第二換熱器分別與所述節(jié)溫器和所述散熱器相連接。
進一步地，還包括空壓機，與所述氫發(fā)電裝置相連接；
過濾器，設置在所述儲氫裝置與所述氫發(fā)電裝置之間，以過濾氫氣中的雜質(zhì)；
若干溫度傳感器，分別設置于所述第一儲液箱內(nèi)、連接所述第二儲液箱和所述氫發(fā)電裝置之間的換熱管道內(nèi)、連接所述氫發(fā)電裝置和所述第二換熱器之間的換熱管道內(nèi)；
檢測裝置，與所述溫度傳感器連接，用于檢測所述溫度傳感器所測量的溫度。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點：
1)本實用新型實施例所提供的熱控制系統(tǒng)，通過設置第一冷介質(zhì)循環(huán)裝置，用于提供第一冷介質(zhì)及回收吸熱后的第一冷介質(zhì)，所述第一冷介質(zhì)循環(huán)裝置與所述制氫裝置相連接；第二冷介質(zhì)循環(huán)裝置，用于提供第二冷介質(zhì)及回收吸熱后的第二冷介質(zhì)，所述第二冷介質(zhì)循環(huán)裝置與所述氫發(fā)電裝置相連接；第三冷介質(zhì)循環(huán)裝置，用于提供第三冷介質(zhì)及回收吸熱后的第三冷介質(zhì)，所述第三冷介質(zhì)循環(huán)裝置與所述儲氫裝置相連接。整個熱控制系統(tǒng)通過設置多個循環(huán)裝置對制氫、儲氫和氫發(fā)電各子系統(tǒng)的熱量供求關系進行調(diào)控，提高了氫儲能系統(tǒng)的熱量利用率，保證了氫儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定有序進行。
2)本實用新型實施例所提供的熱控制系統(tǒng)，通過設置若干溫度傳感器和檢測裝置，能實時檢測各處換熱介質(zhì)的溫度，及時調(diào)節(jié)溫度，回收制氫過程和氫發(fā)電過程中的多余熱量，或者補充制氫過程和氫發(fā)電過程中所需的熱量，使氫儲能系統(tǒng)穩(wěn)定地進行。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型實施例中的氫儲能系統(tǒng)中的熱控制系統(tǒng)。
附圖標記：
1-制氫裝置；2-儲氫裝置；3-氫發(fā)電裝置；4-第一儲液箱；5-第二儲液箱；6-第一換熱器；7-第二換熱器；8-第一循環(huán)泵；9-第二循環(huán)泵；10-第三循環(huán)泵；11-第四循環(huán)泵；12-第五循環(huán)泵；13-第一截止閥；14-第二截止閥；15-第三截止閥；16-電磁閥；17-散熱器；18-空壓機；19-節(jié)溫器；20-用熱裝置；21-用電裝置；22-第一溫度傳感器；23-第二溫度傳感器；24-第三溫度傳感器；25-電導率變送器；26-第三儲液箱；27-換熱介質(zhì)供應裝置；28-過濾器。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
此外，下面所描述的本實用新型不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。
本實施提供了一種氫儲能系統(tǒng)中的熱控制系統(tǒng)，如圖1所示，熱控制系統(tǒng)，包括順次連接的制氫裝置1、儲氫裝置2和氫發(fā)電裝置3，制氫裝置1、儲氫裝置2和氫發(fā)電裝置3均可根據(jù)需要選擇，在本實施方式中，制氫裝置1為堿性電解槽電解水制氫裝置，儲氫裝置2為合金儲氫罐，氫發(fā)電裝置3為水冷質(zhì)子交換膜燃料電池，在另外的實施方式中，制氫裝置1為質(zhì)子交換膜電解槽電解水制氫裝置或固體氧化物電解槽電解水制氫裝置，儲氫裝置2為鋼瓶儲氫罐或有機物儲氫罐，氫發(fā)電裝置3為直接甲醇燃料電池、磷酸染料電池、熔融碳酸鹽燃料電池或高溫固體氧化物燃料電池。當然，根據(jù)需要，也可將上述各電解水制氫裝置聯(lián)用作為制氫裝置1，將上述儲氫罐聯(lián)用作為儲氫裝置2，將上述各氫發(fā)電裝置聯(lián)用作為氫發(fā)電裝置3；
還包括第一冷介質(zhì)循環(huán)裝置，用于提供第一冷介質(zhì)及回收吸熱后的第一冷介質(zhì)，所述第一冷介質(zhì)循環(huán)裝置與所述制氫裝置1相連接；
第二冷介質(zhì)循環(huán)裝置，用于提供第二冷介質(zhì)及回收吸熱后的第二冷介質(zhì)，所述第二冷介質(zhì)循環(huán)裝置與所述氫發(fā)電裝置3相連接；
第三冷介質(zhì)循環(huán)裝置，用于提供第三冷介質(zhì)及回收吸熱后的第三冷介質(zhì)，所述第三冷介質(zhì)循環(huán)裝置與所述儲氫裝置2相連接。
上述熱控制系統(tǒng)中，通過設置多個循環(huán)裝置對制氫、儲氫和氫發(fā)電各子系統(tǒng)的熱量供需關系進行調(diào)控，提高了整個系統(tǒng)的熱量利用率，保證了氫儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定有序進行。
在上述技術方案的基礎上，所述第一冷介質(zhì)循環(huán)裝置為由至少包括順次連接的第一儲液箱4、第一換熱器6、第四循環(huán)泵11、及第一循環(huán)泵8組成的閉合回路，所述制氫裝置1與所述第一換熱器6連接，以使所述制氫裝置1中的電解質(zhì)通過第五循環(huán)泵12與所述第一儲液箱4中的第一冷介質(zhì)在所述第一換熱器6內(nèi)發(fā)生熱交換；在本實施方式中，第一換熱器6可為板式換熱器，在另一實施方式中可為現(xiàn)有技術中的其它類型的換熱器，這是本領域技術人員公知的，在此不再贅述。
在上述技術方案的基礎上，所述第二冷介質(zhì)循環(huán)裝置為由至少包括順次連接的第二儲液箱5、所述氫發(fā)電裝置3、第二循環(huán)泵9、及節(jié)溫器19組成的閉合回路，所述氫發(fā)電裝置3與所述第二儲液箱5中的第二冷介質(zhì)發(fā)生熱交換；
所述第三冷介質(zhì)循環(huán)裝置為由至少包括順次連接的第一儲液箱4、第三儲液箱26、第三循環(huán)泵10及第一循環(huán)泵8組成的閉合回路，在儲氫過程中所述儲氫裝置2與所述第三儲液箱26中的第三冷介質(zhì)發(fā)生熱交換，在釋氫過程中所述儲氫裝置2與所述第一儲液箱4中的吸熱后的第一冷介質(zhì)和/或第三冷介質(zhì)發(fā)生熱交換。
進一步地，所述第二冷介質(zhì)循環(huán)裝置還包括第二換熱器7和散熱器17，所述第二換熱器7分別與所述節(jié)溫器和所述散熱器17相連接；在本實施方式中，第一換熱器7可為板式換熱器，在另一實施方式中可為現(xiàn)有技術中的其它類型的換熱器，這是本領域技術人員公知的，在此不再贅述。
在上述技術方案的基礎上，還包括：
空壓機18，與所述氫發(fā)電裝置3相連接，用于向氫發(fā)電裝置3內(nèi)送入空氣。
過濾器28，設置在所述儲氫裝置2與所述氫發(fā)電裝置3之間，以過濾氫氣中的雜質(zhì)。
在上述技術方案的基礎上，還包括：
若干溫度傳感器，分別設置于所述第一儲液箱4內(nèi)、連接所述第二儲液箱5和所述氫發(fā)電裝置3之間的換熱管道內(nèi)、連接所述氫發(fā)電裝置3和所述第二換熱器7之間的換熱管道內(nèi)；在本實施方式中，若干溫度傳感器為第一溫度傳感器22、第二溫度傳感器23、第三溫度傳感器24和第四溫度傳感器，第二溫度傳感器23設置于第一儲液箱4內(nèi)、第三溫度傳感器24設置于第二儲液箱5和氫發(fā)電裝置3之間的換熱管道內(nèi)、第一溫度傳感器22設置于氫發(fā)電裝置3和第二換熱器7之間的換熱管道內(nèi)、第四溫度傳感器設置于制氫裝置1內(nèi)；
檢測裝置，與所述溫度傳感器連接，用于檢測所述溫度傳感器所測量的溫度。
通過上述設置，能實時檢測各處換熱介質(zhì)的溫度，及時調(diào)節(jié)溫度，回收制氫過程和氫發(fā)電過程中的多余熱量，或者補充制氫過程和氫發(fā)電過程中所需的熱量，使氫儲能系統(tǒng)穩(wěn)定地進行。
在上述技術方案的基礎上，還包括若干閥門，可根據(jù)實際需要進行設置。在本實施方式中，若干閥門可為設置在連接第一換熱器6與第一儲液箱4的換熱管道上的第二截止閥14和第三截止閥15；設置在連接儲氫裝置2和第一儲液箱4的換熱管道上的第一截止閥13；設置在第三儲液箱26和儲氫裝置2之間的電磁閥16。
在上述技術方案的基礎上，還包括，
用熱裝置20，連接第一儲液箱4；
用電裝置21，連接氫發(fā)電裝置3；
電導率變送器25，設置于第二儲液箱5內(nèi)，用以檢測第二儲液箱5中的電導率；
換熱介質(zhì)供應裝置27，與第一儲液箱4連接，用于向第一儲液箱4內(nèi)添加換熱介質(zhì)。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創(chuàng)造的保護范圍之中。