[实用新型]一种风、光、质子交换膜燃料电池多能互补混合发电系统

说明书

本实用新型公开了一种风、光、质子交换膜燃料电池多能互补混合发电系统。太阳能、风电的发电比例不断增大，弃风、弃光的形势非常严峻，而质子交换膜燃料电池随着技术突破，其可靠性、性能指标、寿命周期都大幅提升，已经进入商业运行阶段。本实用新型利用质子交换膜燃料电池能综合利用弃风弃光能源，通过光伏阵列和风力发电机产生的富余电力电解水，产生氢气和氧气，在质子交换膜燃料电池中发生电化学反应，将燃料的化学能直接转化为电能，不需要经过热机卡诺循环，反应产物为水，形成清洁环保的风、光、质子交换膜燃料电池多能互补混合发电系统。

技术领域

本实用新型涉及一种风、光、质子交换膜燃料电池多能互补混合发电系统，能充分利用弃风、弃光能源并转化为氢能存储，通过质子交换膜燃料电池发电可满足用电高峰或无风无光情况下的负荷需求，属于多能互补混合发电技术领域。

背景技术

随着能源结构调整和供给侧结构性改革的不断深入，为了进一步提升清洁能源比重，势必将大幅增加太阳能、风电的发电比例，然而受限于电源、电网、负荷等因素的影响，风、光电等可再生能源消纳问题一直是发展可再生能源的重要任务，目前弃风、弃光的形势依然严峻。质子交换膜燃料电池随着技术突破，其可靠性、性能指标、寿命周期都大幅提升，已经进入商业运行阶段。质子交换膜燃料电池通过氢气和氧气的电化学反应，将燃料的化学能直接转化为电能，不需要经过热机卡诺循环，反应产物为水，是清洁、高效、环保的第四代发电技术。基于此，提出一种充分利用弃风、弃光能源，联合质子交换膜燃料电池，形成风、光、质子交换膜燃料电池多能互补混合发电系统。这种混合发电系统可显著提高能源的利用效率，减少化石燃料的消耗，环境友好、清洁节能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种风、光、质子交换膜燃料电池多能互补混合发电系统，通过质子交换膜燃料电池消纳弃风、弃光的能源，解决弃风、弃光问题，同时为终端负载提供多种发电形式的电力。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种风、光、质子交换膜燃料电池多能互补混合发电系统，其特征是，包括光伏阵列、一号DC/DC转换器、直流总线、 二号DC/DC转换器、电解槽、风力发电机、 三号DC/DC转换器、超级电容、储氢罐、储氧罐、终端负载、交流总线、DC/AC转换器、双向DC/DC转换器、质子交换膜燃料电池、母线开关和电网；所述光伏阵列通过一号DC/DC转换器与直流总线连接，所述风力发电机通过三号DC/DC转换器与直流总线连接；所述直流总线通过DC/AC转换器与交流总线连接，所述交流总线与终端负载连接；所述直流总线还与二号DC/DC转换器连接，所述二号DC/DC转换器分别与电解槽和超级电容连接，所述电解槽分别与储氢罐和储氧罐连接，所述储氢罐和储氧罐均与质子交换膜燃料电池连接；所述超级电容和质子交换膜燃料电池均通过双向DC/DC转换器与直流总线连接；所述电网通过母线开关与交流总线连接。

进一步的，所述质子交换膜燃料电池的氢气进口与储氢罐的出口连接，所述质子交换膜燃料电池的空气进口与电解槽的氧气出口连接，所述质子交换膜燃料电池的生成水出口与电解槽的工质水进口连接。

进一步的，所述光伏阵列的发电端通过一号DC/DC转换器向所述直流总线供电。所述风力发电机的发电端通过三号DC/DC转换器向所述直流总线供电。所述直流总线通过D二号DC/DC转换器分别向所述电解槽供电和所述超级电容蓄电。所述质子交换膜燃料电池的发电端通过双向DC/DC转换器分别向所述超级电容储电或向直流总线供电。所述直流总线通过DC/AC转换器向交流总线供电，所述电网通过母线开关向所述交流总线供电，所述交流总线向终端负载提供电力负荷。

进一步的，所述光伏阵列和风力发电机产生电力分别通过一号DC/DC转换器和三号DC/DC转换器向直流总线供电，一方面可以通过所述DC/AC转换器和交流总线直接为终端负载提供电负荷，另一方面富余的电力用于为电解槽供电，通过电解水，将电力转化为化学能形式储存在所述储氢罐和储氧罐内，或通过所述二号DC/DC转换器以电的形式储存在超级电容内。