CN116533940A - 一种富氢少电的电氢制充注一体化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种富氢少电的电氢制充注一体化系统，该系统包括：母站和子站；母站，包括：第一氢能供给模块和第一电能供给模块；第一氢能供给模块，包括：电解水制氢模块、第一储氢模块和第一加氢模块；第一电能供给模块，包括：可再生能源发电模块、氢发电模块、第一储电模块和第一充电模块；子站，包括：第二氢能供给模块和第二电能供给模块；第二氢能供给模块，包括：第二储氢模块和第二加氢模块。本发明应用在氢多电少的场景，电力主要来源于氢发电，服务于氢燃料汽车数量多，新能源汽车少的地区，在一体化站内，对燃料电池汽车进行加注氢气，对新能源汽车进行快速充电，实现电‑氢互动调节，当可再生能源发电不稳定，使用氢气发电。
Description
技术领域
本发明涉及发电制氢技术领域，尤其涉及一种富氢少电的电氢制充注一体化系统。
背景技术
随着国家政策补贴的红利转向加氢、充电桩行业，加氢站、充电站行业出现拐点，国家政策的上调，也刺激着加氢、充电基础设施建设，加氢、充电基础设施建设出现前所未有的良好局面。电、氢作为二次能源，成为未来汽车动力的来源，与未来能源结构的转型趋势契合，未来我国终端能源将会呈现一个稳定的电氢体系。现有充电站、加氢站比较单一。为进一步促进充注一体站与电网协同发展，推动电力、交通领域深度脱碳，亟需开展相关的技术研究。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的富氢少电的电氢制充注一体化系统。
本发明提供了一种富氢少电的电氢制充注一体化系统，所述系统包括：
母站和子站；
所述母站，包括：第一氢能供给模块和第一电能供给模块；
所述第一氢能供给模块，包括：电解水制氢模块、第一储氢模块和第一加氢模块；
所述第一电能供给模块，包括：可再生能源发电模块、氢发电模块、第一储电模块和第一充电模块；
所述子站，包括：第二氢能供给模块和第二电能供给模块；
所述第二氢能供给模块，包括：第二储氢模块和第二加氢模块；
所述第二电能供给模块，包括：第二储电模块和第二充电模块。
在一些可选的实施方式中，所述母站，用于利用光伏电池板将太阳能转化为第一电能，利用风力发电机将风能转换为第二电能；在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解为氢气和氧气，将所述氢气在阴极析出，并对析出的氢气进行提纯；通过压缩机对提纯后的氢气和外购氢气进行压缩，将压缩后的氢气进行储存；获取储存的氢气，对燃料电池汽车进行加注。
在一些可选的实施方式中，所述母站，还用于利用所述储存的氢气与空气中氧气反应生成第三电能；将所述第一电能、所述第二电能和所述第三电能进行储存；获取储存的所述第一电能、所述第二电能和所述第三电能，对新能源汽车进行充电。
在一些可选的实施方式中，所述子站，用于接收由所述母站通过纯氢管道输送的氢气，将所述氢气进行储存；获取储存的氢气，对燃料电池汽车进行加注。
在一些可选的实施方式中，所述子站，还用于接收由所述母站中第一储电模块输送的电能，将所述电能进行储存；获取储存的电能，对新能源汽车进行充电。
在一些可选的实施方式中，所述电解水制氢模块，包括：
依次连接的软化装置、电解槽、气水分离器、氢气纯化器和氢气缓冲罐。
在一些可选的实施方式中，所述储氢模块，包括：依次连接的氢气压缩机和储氢罐；
所述氢气压缩机，用于从所述氢气缓冲罐或者外购氢气处获取氢气。
在一些可选的实施方式中，所述母站，还包括：供电模块；所述供电模块，用于获取电网电能，提供给所述第一充电模块；
所述供电模块，包括：母站配电站。
在一些可选的实施方式中，所述第一储电模块和所述第二储电模块，均包括：锂电池。
在一些可选的实施方式中，所述第一充电模块和所述第二充电模块，均包括：直流快速充电桩。
本发明实施例提供的一种富氢少电的电氢制充注一体化系统，本发明应用在氢多电少的场景，电力主要来源于氢发电，服务于氢燃料汽车数量多，新能源汽车少的地区，可以在一体化站内，对燃料电池汽车进行加注氢气，对新能源汽车进行快速充电，并实现电-氢互动调节，当可再生能源发电不稳定时，可以使用氢气发电，母站具备较强的制氢与储氢能力，可为子站提供氢气与电力，本发明是集制氢、加注、充电于一体的合建站，相比于单一的充电站、加氢站有显著的优势。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种富氢少电的电氢制充注一体化系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种富氢少电的电氢制充注一体化系统的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
图1示意性示出了本发明一个实施例的富氢少电的电氢制充注一体化系统的示意图。
参照图1，本发明实施例的富氢少电的电氢制充注一体化系统具体包括：母站和子站；
所述母站，包括：第一氢能供给模块和第一电能供给模块；
所述第一氢能供给模块，包括：电解水制氢模块、第一储氢模块和第一加氢模块；
所述第一电能供给模块，包括：可再生能源发电模块、氢发电模块、第一储电模块和第一充电模块；
所述子站，包括：第二氢能供给模块和第二电能供给模块；
所述第二氢能供给模块，包括：第二储氢模块和第二加氢模块；
所述第二电能供给模块，包括：第二储电模块和第二充电模块。
进一步地，所述母站，用于利用光伏电池板将太阳能转化为第一电能，利用风力发电机将风能转换为第二电能；在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解为氢气和氧气，将所述氢气在阴极析出，并对析出的氢气进行提纯；通过压缩机对提纯后的氢气和外购氢气进行压缩，将压缩后的氢气进行储存；获取储存的氢气，对燃料电池汽车进行加注。
进一步地，所述母站，还用于利用所述储存的氢气与空气中氧气反应生成第三电能；将所述第一电能、所述第二电能和所述第三电能进行储存；获取储存的所述第一电能、所述第二电能和所述第三电能，对新能源汽车进行充电。
进一步地，所述子站，用于接收由所述母站通过纯氢管道输送的氢气，将所述氢气进行储存；获取储存的氢气，对燃料电池汽车进行加注。
进一步地，所述子站，还用于接收由所述母站中第一储电模块输送的电能，将所述电能进行储存；获取储存的电能，对新能源汽车进行充电。
本实施例中，一体化站建立在氢燃料电池汽车数量多、新能源汽车数量少的区域，可满足该地区汽车的加氢和充电需求。本发明富氢少电母站具备较强的制氢与储氢能力，可为富氢少电子站提供氢气与电力。
进一步地，所述电解水制氢模块，包括：
依次连接的软化装置、电解槽、气水分离器、氢气纯化器和氢气缓冲罐。
本实施例中，一体化站内布置可再生能源发电装置，将所得绿电用于电解水制氢。当可再生能源发电量过剩时，将剩余电量储存至第一储电模块和第二储电模块。电解可为碱性电解槽或PEM电解槽，在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解为氢气和氧气，将所述氢气在阴极析出，并对析出的氢气通过气水分离器和氢气纯化器进行提纯。
进一步地，所述储氢模块，包括：依次连接的氢气压缩机和储氢罐；
所述氢气压缩机，用于从所述氢气缓冲罐或者外购氢气处获取氢气。
本实施例中，通过压缩机对提纯后的氢气进行压缩，将压缩后的氢气和外购氢气通过储氢罐进行储存。
本实施例中，母站利用液态储氢。当母站氢气充足，电量不足时，第一储氢模块可以给氢发电模块提供氢气，用于发电。当氢气需求量较大时，电解水制氢量不足时，可采用外购氢气进行补充。
本实施例中，通过液氢槽车对外购氢气进行输送，并储存到液氢储氢罐；
电解水制氢模块，制出来的氢气是气态的，通过氢气液化装置，将气态的氢气转化为液态氢气，并储存在液氢储氢罐；
本实施例中，液氢储罐中储存的液氢，同过气化器进行气化，一部分气化后的氢气，用于为母站加氢机供氢，另一部分气化后的氢气通过调压器进行调压，调压后的氢气通过纯氢管道输送到子站，再进行压缩，将压缩后的氢气进行气态储氢。
本实施例中，子站利用高压气态储氢。
本实施例中，加氢模块的氢气来源于储氢模块，加氢模块是燃料电池汽车加注氢燃料的核心设备。
本实施例中，氢发电模块利用储存的氢气与空气中氧气反应，将氢气的热力学能转化为电能。氢发电模块是实现电氢互动的关键模块，在富氢少电的情况下，氢发电模块是站内最主要的发电方式。
进一步地，所述母站，还包括：供电模块；所述供电模块，用于获取电网电能，提供给所述第一充电模块；
所述供电模块，包括：母站配电站。
进一步地，所述第一储电模块和所述第二储电模块，均包括：锂电池。
本实施例中，利用锂电池将电能进行储存，储存的电能可以灵活调配，当站场用电需求量大时，锂电池可向充电站供电。站场用电需求量小时，氢气需求量较大时，锂电池可向电解水制氢模块供电。
进一步地，所述第一充电模块和所述第二充电模块，均包括：直流快速充电桩。
本实施例中，所述第一充电模块和所述第二充电模块，均用于对新能源汽车进行快速充电。
本发明实施例提供的一种富氢少电的电氢制充注一体化系统，本发明应用在氢多电少的场景，电力主要来源于氢发电，服务于氢燃料汽车数量多，新能源汽车少的地区，可以在一体化站内，对燃料电池汽车进行加注氢气，对新能源汽车进行快速充电，并实现电-氢互动调节，当可再生能源发电不稳定时，可以使用氢气发电，母站具备较强的制氢与储氢能力，可为子站提供氢气与电力，本发明是集制氢、加注、充电于一体的合建站，相比于单一的充电站、加氢站有显著的优势。
图2示意性示出了本发明一个实施例的另一种富氢少电的电氢制充注一体化系统的示意图。
参照图2，本发明实施例的另一种富氢少电的电氢制充注一体化系统具体包括：
母站，用于利用光伏电池板将太阳能转化为第一电能，利用风力发电机将风能转换为第二电能；在充满电解液的电解槽中通入直流电，通过软化装置降低水的硬度，以适应电解槽，水分子在电极上发生电化学反应，分解为氢气和氧气，将所述氢气在阴极析出，并对析出的氢气通过气水分离器和氢气纯化器进行提纯；通过氢气缓冲罐来减缓提纯后的氢气的压力，氢气压缩机对减缓压力后的氢气和外购氢气进行压缩，将压缩后的氢气通过储氢罐进行储存；获取储存的氢气，通过加氢机对燃料电池汽车进行加注；
用于利用储存的氢气与空气中氧气经氨燃料电池反应生成第三电能；将所述第一电能、所述第二电能和所述第三电能通过锂电池进行储存；获取储存的所述第一电能、所述第二电能和所述第三电能，通过快速充电桩对新能源汽车进行充电；
子站，用于接收由所述母站通过纯氢管道输送的氢气，通过储氢罐将所述氢气进行储存；获取储存的氢气，通过加氢机对燃料电池汽车进行加注。
用于接收由所述母站中第一储电模块输送的电能，将所述电能通过锂电池进行储存；获取储存的电能，通过快速充电桩对新能源汽车进行充电。
本发明实施例提供的一种富氢少电的电氢制充注一体化系统，本发明应用在氢多电少的场景，电力主要来源于氢发电，服务于氢燃料汽车数量多，新能源汽车少的地区，可以在一体化站内，对燃料电池汽车进行加注氢气，对新能源汽车进行快速充电，并实现电-氢互动调节，当可再生能源发电不稳定时，可以使用氢气发电，母站具备较强的制氢与储氢能力，可为子站提供氢气与电力，本发明是集制氢、加注、充电于一体的合建站，相比于单一的充电站、加氢站有显著的优势。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种富氢少电的电氢制充注一体化系统，其特征在于，所述系统包括：母站和子站；
所述母站，包括：第一氢能供给模块和第一电能供给模块；
所述第一氢能供给模块，包括：电解水制氢模块、第一储氢模块和第一加氢模块；
所述第一电能供给模块，包括：可再生能源发电模块、氢发电模块、第一储电模块和第一充电模块；
所述子站，包括：第二氢能供给模块和第二电能供给模块；
所述第二氢能供给模块，包括：第二储氢模块和第二加氢模块；
所述第二电能供给模块，包括：第二储电模块和第二充电模块。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述母站，用于利用光伏电池板将太阳能转化为第一电能，利用风力发电机将风能转换为第二电能；在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解为氢气和氧气，将所述氢气在阴极析出，并对析出的氢气进行提纯；通过压缩机对提纯后的氢气和外购氢气进行压缩，将压缩后的氢气进行储存；获取储存的氢气，对燃料电池汽车进行加注。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述母站，还用于利用所述储存的氢气与空气中氧气反应生成第三电能；将所述第一电能、所述第二电能和所述第三电能进行储存；获取储存的所述第一电能、所述第二电能和所述第三电能，对新能源汽车进行充电。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述子站，用于接收由所述母站通过纯氢管道输送的氢气，将所述氢气进行储存；获取储存的氢气，对燃料电池汽车进行加注。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述子站，还用于接收由所述母站中第一储电模块输送的电能，将所述电能进行储存；获取储存的电能，对新能源汽车进行充电。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电解水制氢模块，包括：
依次连接的软化装置、电解槽、气水分离器、氢气纯化器和氢气缓冲罐。
7.根据权利要求1或6所述的系统，其特征在于，所述储氢模块，包括：依次连接的氢气压缩机和储氢罐；
所述氢气压缩机，用于从所述氢气缓冲罐或者外购氢气处获取氢气。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述母站，还包括：供电模块；所述供电模块，用于获取电网电能，提供给所述第一充电模块；
所述供电模块，包括：母站配电站。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述第一储电模块和所述第二储电模块，均包括：锂电池。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述第一充电模块和所述第二充电模块，均包括：直流快速充电桩。
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2023
- 2023-04-26 CN CN202310464475.5A patent/CN116533940A/zh active Pending
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