CN111541241A - 船闸、升船机专用移动式岸电供电电源及供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于氢气储能的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源及方法，所述系统包括壳体，壳体内腔中设置有依次连接的氢气储气罐组、定量补氢装置、燃料电池电堆、逆变器，所述逆变器的输出端通过电源外接口与电缆连接，所述电缆与船舶的动力系统电连接。本发明可以有效降低大型货船或客船在进闸(或升船机)和出闸(或升船机)过程中使用自带辅助发电机所引起的噪音污染和环境污染问题，同时可以有效节约能源。

Description

船闸、升船机专用移动式岸电供电电源及供电方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程通航技术领域，特别是涉及一种基于氢气储能的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源及供电方法。

背景技术

我国水资源丰富，水电建设取得了举世瞩目的成就，其经济和社会效益显著。在水利水电工程领域，船闸是帮助船舶克服水电站上下游航道水位落差的一种通航水工建筑物。船舶通过船闸时需首先依次排队进入船闸，并对船闸进行充、泄水才能使得船舶克服上下游的水位的全部落差而完成过闸过程。

目前，我国船舶在通过船闸、升船机时，或者船舶停靠港口作业期间，为了维持生产生活需要，就需要开动船上自带的辅助发电机发电以提供必要的动力，由此会产生大量的有害物质排放。根据不完全统计，船舶靠港或者在通过船闸停泊期间由其辅助发电机所产生的碳排量占港口、船闸所在区域总排碳量的40％至70％，是影响船闸、港口区域及所在城市空气质量的重要因素，同时辅助发电机在工作过程中噪音较大，电站厂区的环境污染问题较为突出，同时浪费了大量的不可再生能源。因此，有必要设计一种可减少碳排放量的移动式岸电供电电源。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足之处，为船舶通过船闸、升船机时提供了一种基于氢气储能的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源及供电方法，可以有效降低大型货船或客船在进闸(或升船机)和出闸(或升船机)过程中使用自带辅助发电机所引起的噪音污染和环境污染问题，同时可以有效节约能源。

为实现上述目的，本发明所设计的基于氢气储能的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源，包括壳体，其特殊之处在于，所述壳体内腔中设置有依次连接的氢气储气罐组、定量补氢装置、燃料电池电堆、逆变器，所述逆变器的输出端通过电源外接口与电缆连接，所述电缆与船舶的动力系统电连接。

进一步地，所述壳体的底部设置有移动滚轮，所述移动滚轮带动壳体在船舶夹板上水平移动。

更进一步地，所述氢气储气罐组包括若干个储气罐，每一个储气罐与一个截止阀门连接。

更进一步地，所述定量补氢装置包括电磁阀、单向阀、调流调压阀和启停装置。

更进一步地，所述燃料电池电堆的排水口通过检修阀门与水箱连接，通过水箱收集燃料电池电堆发生化学反应所产生的纯净水。

更进一步地，所述氢气储气罐组的额定工作压力为1.0MPa至20.0MPa。

本发明还提出一种基于上述船闸、升船机专用移动式岸电供电电源的供电方法，其特殊之处在于，所述方法包括以下步骤：

1)当船舶通过船闸或升船机、船舶停靠码头作业需要供电时，通过电缆将船舶的动力系统和所述电源外接口连接；

2)控制定量补氢装置向燃料电池电堆输送氢气，氢气在所述燃料电池电堆内发生电化学反应后，产生的电能经过所述逆变器后变成交流电，由所述电源外接口、电缆向船舶的动力系统送出；

3)所述燃料电池电堆发生化学反应所产生的纯净水通过水箱收集。

优选地，所述控制定量补氢装置向燃料电池电堆输送氢气的过程中，通过控制定量补氢装置启停装置打开电磁阀，氢气从氢气储气罐组依次经过所述电磁阀、单向阀、调流调压阀后进入所述燃料电池电堆。

优选地，所述氢气储气罐组的额定工作压力为1.0MPa至20.0MPa。

本发明所涉及的一种基于氢气储能的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源及供电方法，具有以下有益效果：

(1)本发明为船舶通过船闸、升船机或船舶停靠码头时提供了一种新的供电方法，为氢气清洁能源在水利水电工程通航技术领域中推广应用具有重要意义。

(2)本发明技术可有效降低大型货船或客船在进闸(或升船机)和出闸(或升船机)、或船舶停靠码头作业过程中噪音污染和环境污染问题，同时可以有效节约不可再生能源。

附图说明

图1为本发明船闸、升船机专用移动式岸电供电电源的结构示意图。

图中：氢气储气罐组1，截止阀门1.1，储气罐1.2，定量补氢装置2，电磁阀2.1，单向阀2.2，调流调压阀2.3，启停装置2.4，燃料电池电堆3，逆变器4，电源外接口5，水箱6，检修阀门7，电缆8，船舶9，动力系统9.1。

具体实施方式

为了使本发明技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明提出的一种基于氢气储能的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源，包括壳体，壳体的底部设置有移动滚轮，移动滚轮带动壳体在船舶9夹板上水平移动。

壳体内腔中设置有依次连接的氢气储气罐组1、定量补氢装置2、燃料电池电堆3、逆变器4。逆变器4的输出端通过电源外接口5与电缆8连接，电缆8与船舶9的动力系统9.1电连接。

氢气储气罐组1包括若干个可更换的储气罐1.2，额定工作压力为1.0MPa至20.0Mpa，每一个储气罐1.2与一个截止阀门1.1连接。定量补氢装置2包括电磁阀2.1、单向阀2.2、调流调压阀2.3和启停装置2.4。调流调压阀2.3可以准确控制的定量补氢装置2出口、燃料电池电堆3入口的氢气的流量和压力。燃料电池电堆3的排水口通过排水管、检修阀门7与水箱6连接，通过水箱6收集燃料电池电堆3发生化学反应所产生的纯净水。

基于上述系统，本发明还提出一种船闸、升船机专用移动式岸电供电电源的供电方法，方法包括以下步骤：

1)当船舶9通过船闸或升船机、船舶9停靠码头作业需要供电时，通过电缆8将船舶9的动力系统9.1和电源外接口5连接。

2)通过控制的启停装置2.4打开的电磁阀2.1，氢气从氢气储气罐组1依次经过的电磁阀2.1、单向阀2.2、调流调压阀2.3后进入燃料电池电堆3。氢气储气罐组1的额定工作压力为1.0MPa至20.0Mpa。

氢气在燃料电池电堆3内发生电化学反应后，产生的电能经过逆变器4后变成交流电，由电源外接口5、电缆8向船舶9的动力系统9.1送出。

3)燃料电池电堆3发生化学反应所产生的纯净水通过水箱6收集。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种船闸、升船机专用移动式岸电供电电源，包括壳体，其特征在于：所述壳体内腔中设置有依次连接的氢气储气罐组(1)、定量补氢装置(2)、燃料电池电堆(3)、逆变器(4)，所述逆变器(4)的输出端通过电源外接口(5)与电缆(8)连接，所述电缆(8)与船舶(9)的动力系统(9.1)电连接。

2.根据权利要求1所述的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源，其特征在于：所述壳体的底部设置有移动滚轮，所述移动滚轮带动壳体在船舶(9)夹板上水平移动。

3.根据权利要求1所述的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源，其特征在于：所述氢气储气罐组(1)包括若干个储气罐(1.2)，每一个储气罐(1.2)与一个截止阀门(1.1)连接。

4.根据权利要求1所述的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源，其特征在于：所述定量补氢装置(2)包括电磁阀(2.1)、单向阀(2.2)、调流调压阀(2.3)和启停装置(2.4)。

5.根据权利要求1所述的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源，其特征在于：所述燃料电池电堆(3)的排水口通过检修阀门(7)与水箱(6)连接，通过水箱(6)收集燃料电池电堆(3)发生化学反应所产生的纯净水。

6.根据权利要求1所述的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源，其特征在于：所述氢气储气罐组(1)的额定工作压力为1.0MPa至20.0MPa。

7.一种根据权利要求1～5中任一项所述的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源的供电方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)当船舶(9)通过船闸或升船机、船舶(9)停靠码头作业需要供电时，通过电缆(8)将船舶(9)的动力系统(9.1)和所述电源外接口(5)连接；

2)控制定量补氢装置(2)向燃料电池电堆(3)输送氢气，氢气在所述燃料电池电堆(3)内发生电化学反应后，产生的电能经过所述逆变器(4)后变成交流电，由所述电源外接口(5)、电缆(8)向船舶(9)的动力系统(9.1)送出；

3)所述燃料电池电堆(3)发生化学反应所产生的纯净水通过水箱(6)收集。

8.根据权利要求6所述的基于氢气储能的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源的方法，其特征在于：所述控制定量补氢装置(2)向燃料电池电堆(3)输送氢气的过程中，通过控制定量补氢装置(2)启停装置(2.4)打开电磁阀(2.1)，氢气从氢气储气罐组(1)依次经过所述电磁阀(2.1)、单向阀(2.2)、调流调压阀(2.3)后进入所述的燃料电池电堆(3)。

9.根据权利要求7所述的基于氢气储能的船闸、升船机专用移动式岸电供电电源的方法，其特征在于：所述氢气储气罐组(1)的额定工作压力为1.0MPa至20.0MPa。

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