本發(fā)明屬于發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及一種基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的內(nèi)燃機發(fā)電的裝置一般是采用柴油、汽油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源作為燃料，存在碳排放大、氮氧化物排放高的問題，同時面臨化石能源減少所帶來的經(jīng)濟性和能源安全性等問題。

2、氫能作為一種清潔高效的能源，能夠解決傳統(tǒng)化石能源污染高、可持續(xù)性低等問題，其在發(fā)電、供熱、供冷等領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣闊，是未來能源的重要組成部分。但受制于在常溫常壓下，其較低的體積能量密度及較高的爆炸危險性，使氫氣的存儲、運輸和使用等環(huán)節(jié)均受到較多限制，影響規(guī)模化推廣應(yīng)用。

3、為了解決以上問題，氫基能源的概念被提了出來，即以氫氣為原料，通過化學(xué)反應(yīng)使其轉(zhuǎn)化為易存于儲存和運輸、且危險性較低的形式，作為能源直接或間接使用，如合成氨、甲醇等。但仍未消除?；穼傩?，其推廣仍面臨諸多限制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例的目的在于提供一種基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)，旨在解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)，包括供氫子系統(tǒng)、氫內(nèi)燃發(fā)電機組、第一熱管理子系統(tǒng)、第二熱管理子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)和電能管理子系統(tǒng)；

3、所述供氫子系統(tǒng)用于為氫內(nèi)燃發(fā)電機組提供氫氣燃料；

4、所述氫內(nèi)燃發(fā)電機組用于產(chǎn)生的電能并輸入到電能管理子系統(tǒng)，并將產(chǎn)生的余熱輸入到熱管理子系統(tǒng)；

5、第一熱管理子系統(tǒng)主要用于回收氫內(nèi)燃機冷卻液所攜帶的熱量，并保證氫內(nèi)燃機工作在規(guī)定溫度范圍內(nèi)，具體是根據(jù)氫內(nèi)燃機的散熱需求對冷卻液進行冷卻，并對含氫有機液進行預(yù)熱；

6、第二熱管理子系統(tǒng)主要用于回收尾氣中所攜帶的熱量，具體是根據(jù)有機液放氫模塊對溫度及熱量的需求，對高溫?zé)峤橘|(zhì)進行加熱，并將多余熱量散至空氣中；

7、電能管理子系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備運行狀態(tài)，將所發(fā)電能分配至有機液放氫模塊、蓄電池及其他用電設(shè)備；

8、所述控制子系統(tǒng)用于對整個發(fā)電系統(tǒng)進行全局控制、數(shù)據(jù)采集與存儲、人機對話、信息通信與交換等。

9、進一步的技術(shù)方案，所述供氫子系統(tǒng)包括有機液儲存容器、進液泵、有機液放氫模塊和有機液回收容器；所述進液泵與有機液儲存容器連接，用于將有機液儲存容器中的含氫有機液輸送至第一熱管理子系統(tǒng)進行預(yù)熱；所述有機液放氫模塊用于對預(yù)熱后的含氫有機液進行放氫反應(yīng)；所述有機液回收容器與有機液放氫模塊連接，用于回收來自有機液放氫模塊的脫氫有機液。

10、進一步的技術(shù)方案，所述氫內(nèi)燃發(fā)電機組包括氫內(nèi)燃機和發(fā)電機；所述氫內(nèi)燃機與有機液放氫模塊連接，用于接收來自有機液放氫模塊的氫氣并將氫氣的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機械能；所述發(fā)電機與氫內(nèi)燃機連接，用于將氫內(nèi)燃機產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化成電能，并輸送至電能管理子系統(tǒng)。

11、進一步的技術(shù)方案，所述第一熱管理子系統(tǒng)包括預(yù)換熱器、風(fēng)冷散熱器、第一循環(huán)泵和節(jié)溫器；所述預(yù)換熱器與進液泵連接，用于對進液泵輸送的含氫有機液進行預(yù)熱；所述第一循環(huán)泵與氫內(nèi)燃機的冷卻液出口連接，且所述第一循環(huán)泵還通過節(jié)溫器與預(yù)換熱器連接，用于將氫內(nèi)燃機中的高溫冷卻液輸送至預(yù)換熱器；所述風(fēng)冷散熱器與預(yù)換熱器連接，且所述風(fēng)冷散熱器還與氫內(nèi)燃機連接，用于對換熱后的冷卻液進行冷卻，并將冷卻后的冷卻液輸送至氫內(nèi)燃機；所述第一循環(huán)泵還通過節(jié)溫器與風(fēng)冷散熱器的出液管道連接，可將第一循環(huán)泵輸送的低溫的冷卻液通過風(fēng)冷散熱器的出液管道直接輸送至氫內(nèi)燃機中。

12、進一步的技術(shù)方案，所述第二熱管理子系統(tǒng)包括尾氣換熱器和第二循環(huán)泵；所述尾氣換熱器與氫內(nèi)燃機連接，且所述尾氣換熱器還與有機液放氫模塊連接，用于吸收氫內(nèi)燃機產(chǎn)生的尾氣中的余熱，并通過吸收的余熱對有機液放氫模塊中的高溫?zé)峤橘|(zhì)進行加熱；所述第二循環(huán)泵與尾氣換熱器連接，且所述第二循環(huán)泵還與有機液放氫模塊連接，用于將經(jīng)尾氣換熱器加熱后的高溫?zé)峤橘|(zhì)輸送回有機液放氫模塊。

13、進一步的技術(shù)方案，所述控制子系統(tǒng)包括主控制器、通信模塊和人機界面，用于進行全局控制、數(shù)據(jù)采集與存儲、人機對話、信息通信與交換等。

14、進一步的技術(shù)方案，所述電能管理子系統(tǒng)包括蓄電池和電能管理模塊，所述電能管理模塊與發(fā)電機連接，且所述電能管理模塊還與有機液放氫模塊連接，用于接收發(fā)電機所產(chǎn)生的電能，并將電能輸送至有機液放氫模塊；所述蓄電池與電能管理模塊連接，用于進行電能的存儲或向電能管理模塊輸送電能。

15、進一步的技術(shù)方案，主控制器可采用plc、通用中央處理器（cpu）、數(shù)字信號處理器（dsp）、微型處理器（mcu）、專用集成電路（asic）、現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）或其他處理器模塊，具有信號處理、控制及數(shù)據(jù)運算能力；主控制器中通過編程的方式寫入控制程序，包括各控制方法、步驟及邏輯圖，系統(tǒng)的控制功能可通過主控制器中的集成邏輯電路或軟件指令實現(xiàn)。通信模塊可采用觸摸屏、工業(yè)平板電腦、工業(yè)顯示器等設(shè)備，可配合相應(yīng)的按鈕、鍵盤、指示燈、蜂鳴器等設(shè)備，組成信息輸入及輸出界面，主要用于設(shè)置和反饋系統(tǒng)運行狀態(tài)。人機界面用于通過有線或無線的方式與內(nèi)部設(shè)備或外部設(shè)備實現(xiàn)通信連接和數(shù)據(jù)交換。

16、本發(fā)明實施例提供的一種基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)，其有益效果如下：

17、（1）利用安全有機液儲氫技術(shù)，解決了傳統(tǒng)汽、柴油發(fā)電的環(huán)境污染問題；

18、（2）解決了壓縮氣態(tài)氫、液氫、固態(tài)儲氫、甲醇等儲氫方式應(yīng)用于供電領(lǐng)域的安全性問題；

19、（3）利用氫內(nèi)燃機余熱回收技術(shù)，無需消耗額外能源，解決了含氫有機液放氫過程中的能量來源問題，提高綜合能源利用率；

20、（4）氫內(nèi)燃機余熱用于放氫過程，可大幅降低內(nèi)燃機在運行時用于散熱的功耗，提高系統(tǒng)發(fā)電效率。

技術(shù)特征：

1.一種基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括供氫子系統(tǒng)、氫內(nèi)燃發(fā)電機組、第一熱管理子系統(tǒng)、第二熱管理子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)和電能管理子系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述供氫子系統(tǒng)包括有機液儲存容器、進液泵、有機液放氫模塊和有機液回收容器；所述進液泵與有機液儲存容器連接，用于將有機液儲存容器中的含氫有機液輸送至第一熱管理子系統(tǒng)進行預(yù)熱；所述有機液放氫模塊用于對預(yù)熱后的含氫有機液進行放氫反應(yīng)；所述有機液回收容器與有機液放氫模塊連接，用于回收來自有機液放氫模塊的脫氫有機液。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述氫內(nèi)燃發(fā)電機組包括氫內(nèi)燃機和發(fā)電機；所述氫內(nèi)燃機與有機液放氫模塊連接，用于接收來自有機液放氫模塊的氫氣并將氫氣的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機械能；所述發(fā)電機與氫內(nèi)燃機連接，用于將氫內(nèi)燃機產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化成電能，并輸送至電能管理子系統(tǒng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一熱管理子系統(tǒng)包括預(yù)換熱器、風(fēng)冷散熱器、第一循環(huán)泵和節(jié)溫器；所述預(yù)換熱器與進液泵連接，用于對進液泵輸送的含氫有機液進行預(yù)熱；所述第一循環(huán)泵與氫內(nèi)燃機的冷卻液出口連接，且所述第一循環(huán)泵還通過節(jié)溫器與預(yù)換熱器連接，用于將氫內(nèi)燃機中的高溫冷卻液輸送至預(yù)換熱器；所述風(fēng)冷散熱器與預(yù)換熱器連接，且所述風(fēng)冷散熱器還與氫內(nèi)燃機連接，用于對換熱后的冷卻液進行冷卻，并將冷卻后的冷卻液輸送至氫內(nèi)燃機；所述第一循環(huán)泵還通過節(jié)溫器與風(fēng)冷散熱器的出液管道連接，將第一循環(huán)泵輸送的低溫的冷卻液通過風(fēng)冷散熱器的出液管道直接輸送至氫內(nèi)燃機中。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述第二熱管理子系統(tǒng)包括尾氣換熱器和第二循環(huán)泵；所述尾氣換熱器與氫內(nèi)燃機連接，且所述尾氣換熱器還與有機液放氫模塊連接，用于吸收氫內(nèi)燃機產(chǎn)生的尾氣中的余熱，并通過吸收的余熱對有機液放氫模塊中的高溫?zé)峤橘|(zhì)進行加熱；所述第二循環(huán)泵與尾氣換熱器連接，且所述第二循環(huán)泵還與有機液放氫模塊連接，用于將經(jīng)尾氣換熱器加熱后的高溫?zé)峤橘|(zhì)輸送回有機液放氫模塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制子系統(tǒng)包括主控制器、通信模塊和人機界面，用于進行全局控制、數(shù)據(jù)采集與存儲、人機對話、信息通信與交換。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器采用plc、通用中央處理器、數(shù)字信號處理器、微型處理器、專用集成電路或現(xiàn)場可編程門陣列，具有信號處理、控制及數(shù)據(jù)運算能力；

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述電能管理子系統(tǒng)包括蓄電池和電能管理模塊，所述電能管理模塊與發(fā)電機連接，且所述電能管理模塊還與有機液放氫模塊連接，用于接收發(fā)電機所產(chǎn)生的電能，并將電能輸送至有機液放氫模塊；所述蓄電池與電能管理模塊連接，用于進行電能的存儲或向電能管理模塊輸送電能。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明適用于發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于有機液儲氫及氫內(nèi)燃機的發(fā)電系統(tǒng)，包括供氫子系統(tǒng)、氫內(nèi)燃發(fā)電機組、第一熱管理子系統(tǒng)、第二熱管理子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)和電能管理子系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用安全有機液儲氫技術(shù)，解決了傳統(tǒng)汽、柴油發(fā)電的環(huán)境污染問題；同時解決了壓縮氣態(tài)氫、液氫、固態(tài)儲氫、甲醇等儲氫方式應(yīng)用于供電領(lǐng)域的安全性問題。此外，通過利用氫內(nèi)燃機余熱回收技術(shù)，無需消耗額外能源，解決了含氫有機液放氫過程中的能量來源問題，提高綜合能源利用率。且氫內(nèi)燃機余熱用于放氫過程，可大幅降低內(nèi)燃機在運行時用于散熱的功耗，提高系統(tǒng)發(fā)電效率。

技術(shù)研發(fā)人員：張志洋,朱成
受保護的技術(shù)使用者：中氫源安（北京）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21