1.一種基于燃料電池的多能互補熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),其特征在于:包括燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1),燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)的入口連通天然氣和空氣管道,熱能出口連接熱能輸配控制管理系統(tǒng)(2),電能出口連接電能輸配控制管理系統(tǒng)(3);熱能輸配控制管理系統(tǒng)(2)的熱能入口連接太陽能光熱裝置(4),熱能出口連接熱能負載,熱油儲熱裝置(5)與熱能輸配控制管理系統(tǒng)(2)進行連接,能夠進行熱能的相互交換;電能輸配控制管理系統(tǒng)(3)的電能入口連接太陽能光伏發(fā)電裝置(6)和風力發(fā)電裝置(7),電能出口連接質(zhì)子交換膜電解水制氫裝置(9)和熱能負載,電池儲能裝置(8)與電能輸配控制管理系統(tǒng)(3)進行連接,能夠進行電能的相互交換;質(zhì)子交換膜電解水制氫裝置(9)的氫氣出口連接儲氫罐(10)入口,儲氫罐(10)的氫氣出口連接燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)的氫氣入口,燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)利用氫氣和空氣產(chǎn)生電能和熱能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于燃料電池的多能互補熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),其特征在于:所述燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)采用質(zhì)子交換膜燃料電池PEMFC、熔融碳酸鹽燃料電池MCFC發(fā)電技術(shù)或固體氧化物燃料電池MCFC發(fā)電技術(shù),由陰極腔室、陰極、陽極腔室、陽極、電解質(zhì)組成;以天然氣或氫氣作為燃料,以空氣作為氧化劑進行電化學發(fā)電,發(fā)電效率達50%~60%,熱電聯(lián)產(chǎn)效率達80%~90%,實現(xiàn)輸出負荷0~100%調(diào)節(jié),能夠在以熱定電和以電定熱兩種模式下工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于燃料電池的多能互補熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),其特征在于:所述熱能輸配控制管理系統(tǒng)(2),能夠根據(jù)太陽能光熱裝置(4)的運行特性和熱能負載的運行特性,控制燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)、太陽能光熱裝置(4)、熱油儲熱裝置(5)以及熱能負載的運行特性,以滿足熱能負載的需求;所述電能輸配控制管理系統(tǒng)(3),能夠根據(jù)太陽能光伏發(fā)電裝置(6)、風力發(fā)電裝置(7)以及電能負載的運行特性,控制燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)、太陽能光伏發(fā)電裝置(6)、風力發(fā)電裝置(7)、電池儲能裝置(8)、質(zhì)子交換膜電解水制氫裝置(9)以及儲氫罐(10),以滿足電能負載的需求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于燃料電池的多能互補熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),其特征在于:所述太陽能光熱裝置(4)采用太陽能集熱管或集熱器,能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為熱能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于燃料電池的多能互補熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),其特征在于:所述熱油儲熱裝置(5)由儲油罐和換熱器組成,能夠吸收太陽能光熱裝置(4)和燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)提供的熱能,并向熱能負載提供熱能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于燃料電池的多能互補熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),其特征在于:所述太陽能光伏發(fā)電裝置(6)由光伏板和逆變器組成,是能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為電能的電力設備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于燃料電池的多能互補熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),其特征在于:所述電池儲能裝置(8)是指將電能儲存在電池中,并能向外輸出電能的裝置,采用的電池為鈉硫電池、液流電池以及鋰離子電池;燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)、太陽能光伏發(fā)電裝置(6)和風力發(fā)電裝置(7)所產(chǎn)生的電能能夠儲存到電池儲能裝置(8)中,電池儲能裝置(8)能夠向電能負載輸出電能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于燃料電池的多能互補熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),其特征在于:所述質(zhì)子交換膜電解水制氫裝置(9)采用質(zhì)子交換膜Proton Exchange Membrane,PEM電解水制氫技術(shù),電解槽包括PEM膜電極和雙極板;PEM電解技術(shù)能夠?qū)⒎磻餁錃夂脱鯕夥指糸_避免串氣,安全性好、產(chǎn)物氣體純度高;系統(tǒng)的負荷能夠從0~100%連續(xù)調(diào)節(jié),能夠與太陽能光伏發(fā)電和風力發(fā)電的波動性相適應;質(zhì)子交換膜電解水制氫裝置(9)啟停速度快,5min內(nèi)能夠產(chǎn)生H2,輸出氫氣的壓力達3MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于燃料電池的多能互補熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),其特征在于:所述儲氫罐(10)采用高壓儲氫方式,能夠在常溫下進行快速的充放氣;儲氫罐(10)的壓力為3MPa。
10.權(quán)利要求1至9任一項所述的基于燃料電池的多能互補熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的工作方法,其特征在于:當太陽能光熱裝置(4)的輸出功率大于熱能負載的功率時,太陽能光熱裝置(4)直接輸出熱能給熱能負載,其余熱能輸出給熱油儲熱裝置(5);當太陽能光熱裝置(4)的輸出功率小于等于熱能負載的功率時,太陽能光熱裝置(4)直接輸出熱能給熱能負載,同時燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)產(chǎn)生的熱量輸出給熱能負載,此時如果燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)產(chǎn)生的熱量仍不能滿足熱能負載的需求,則熱油儲熱裝置(5)向熱能負載提供熱能;當太陽能光熱裝置(4)、燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)以及熱油儲熱裝置(5)無法滿足熱能負載的需求時,降低或切斷熱能負載;
當太陽能光伏發(fā)電裝置(6)和風力發(fā)電裝置(7)的輸出功率之和大于電能負載的功率時,其余電能優(yōu)先儲存到電池儲能裝置(8)中,待電池儲能裝置8滿電時,其余電能輸送到質(zhì)子交換膜電解水制氫裝置(9)中,制取氫氣并儲存于儲氫罐(10)中;當太陽能光伏發(fā)電裝置(6)和風力發(fā)電裝置(7)的輸出功率之和小于等于電能負載的功率時,電池儲能裝置(8輸出電能給電能負載,待電池儲能裝置(8)的電能用盡時,燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)利用天然氣和空氣產(chǎn)生電能輸送給電能負載;當天然氣無法供給時,燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)利用儲氫罐(10)中的H2和空氣產(chǎn)生電能輸送給電能負載;當太陽能光伏發(fā)電裝置(6)、風力發(fā)電裝置(7)、燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(1)以及電池儲能裝置(8)無法滿足電能負載的需求時,降低或切斷電能負載。