CN210092887U - 一种具备黑启动的燃料电池供能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具备黑启动的燃料电池供能系统。本实用新型包括燃料模块、重整模块、阳极模块、燃料电池堆、储能电池、多输入双向变流器和电网输出模块；燃料模块与重整模块连接，阳极模块与燃料电池堆连接，重整模块与燃料电池堆连接，储能电池分别与燃料电池堆和多输入双向变流器连接，燃料电池堆与多输入双向变流器连接，多输入双向变流器与电网输出模块连接。该燃料电池供能系统具备多种输入切换的燃料电池供能系统，燃料电池供能系统可以通过燃料电池堆向电网供电，也可以通过内部的储能电池向电网供电，实现了根据不同运行需求进行切换。

Description

一种具备黑启动的燃料电池供能系统

技术领域

本实用新型涉及一种具备黑启动的燃料电池供能系统，主要应用于商业中心、医院、机场和数据中心等供能场所。

背景技术

燃气分布式能源是指利用天然气为主要燃料，通过冷、热、电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式，是天然气高效利用的重要方式。而燃料电池是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。

有鉴于此，在申请号为201710831088.5的专利文献中公开了一种计及源荷协同恢复的独立微电网黑启动优化方法。

燃料电池发电的排气有很高的温度，具有较高的利用价值，可以提供天然气重整所需热量，也可以用来生产蒸汽，更可以和燃气轮机组成联合循环，非常适用于分布式发电。燃料电池和燃气轮机、蒸汽轮机等组成的联合发电系统不但具有较高的发电效率，同时也具有低污染的环境效益。而燃料电池系统技术成熟度不高，常规的运行方式只能是并网运行，无法在没有电网情况下实现自启动功能，无法为用户提供应急供能目标。

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，而提供一种结构设计合理的具备黑启动的燃料电池供能系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该具备黑启动的燃料电池供能系统，其结构特点在于：包括燃料模块、重整模块、阳极模块、燃料电池堆、储能电池、多输入双向变流器和电网输出模块；所述燃料模块与重整模块连接，所述阳极模块与燃料电池堆连接，所述重整模块与燃料电池堆连接，所述储能电池分别与燃料电池堆和多输入双向变流器连接，所述燃料电池堆与多输入双向变流器连接，所述多输入双向变流器与电网输出模块连接。

进一步地，所述燃料模块、重整模块、阳极模块和燃料电池堆均与多输入双向变流器连接。

进一步地，所述燃料模块与重整模块、阳极模块与燃料电池堆以及重整模块与燃料电池堆均通过管道连接。

进一步地，所述储能电池与燃料电池堆和多输入双向变流器、燃料电池堆与多输入双向变流器以及多输入双向变流器与电网输出模块均通过电缆连接。

进一步地，所述多输入双向变流器包括交流电源模块、一号直流电源模块和二号直流电源模块，所述交流电源模块分别与燃料模块、重整模块、阳极模块和燃料电池堆连接，所述一号直流电源模块与燃料电池堆连接，所述二号直流电源模块与储能电池连接。

进一步地，本实用新型的另一个技术目的在于提供一种具备黑启动的燃料电池供能系统的供能方法。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。

一种具备黑启动的燃料电池供能系统的供能方法，其特点在于：所述供能方法如下：

A、燃料电池供能系统在内部集成了输入双向变流器和储能电池，进而燃料电池供能系统实现并网运行；

B、燃料电池供能系统自动并网运行，燃料电池供能系统中的燃料电池堆通过内部的多输入双向变流器进行并网发电，为用户提供电能；

C、具备短时间内不需要燃料进行供能的燃料电池供能系统，燃料电池供能系统中的储能电池，在短时间内无燃料输入以及不启动重整模块和燃料电池堆的情况下，燃料电池供能系统通过内部储能电池和多输入双向变流器向电网供电；

D、燃料电池供能系统的黑启动功能，在无需要电网供电情况下，通过燃料电池供能系统内部的储能电池和多输入双向变流器，为燃料电池供能系统内部的自用电部分提供电能，然后通过燃料输入进行燃料电池供能系统的启动和发电；

E、具备多种输入切换的燃料电池供能系统，燃料电池供能系统通过燃料电池堆向电网供电，或通过燃料电池供能系统内部的储能电池向电网供电，实现了根据不同运行需求进行切换。

相比现有技术，本实用新型具有以下优点：采用该具备黑启动的燃料电池供能系统可以在电网故障情况下，且用户突然停电，燃料电池供能系统可以作为黑启动电源为用户提供应急供能服务；同时在无燃料输入情况下，燃料电池供能系统可以短时间内通过内部的储能电池和多输入双向变流器实现并网发电，实现燃料电池黑启动；该燃料电池供能系统具备多种输入切换的燃料电池供能系统，燃料电池供能系统可以通过燃料电池堆向电网供电，也可以通过内部的储能电池向电网供电，实现了根据不同运行需求进行切换。

附图说明

图1是本实用新型实施例的具备黑启动的燃料电池供能系统的示意图。

图中：燃料模块1、重整模块2、阳极模块3、燃料电池堆4、储能电池5、多输入双向变流器6、电网输出模块7、交流电源模块AC、一号直流电源模块DC1、二号直流电源模块DC2。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本实施例中的具备黑启动的燃料电池供能系统，其特征在于：包括燃料模块1、重整模块2、阳极模块3、燃料电池堆4、储能电池5、多输入双向变流器6和电网输出模块7。

本实施例中的燃料模块1与重整模块2连接，阳极模块3与燃料电池堆4连接，重整模块2与燃料电池堆4连接，储能电池5分别与燃料电池堆4和多输入双向变流器6连接，燃料电池堆4与多输入双向变流器6连接，多输入双向变流器6与电网输出模块7连接；燃料模块1、重整模块2、阳极模块3和燃料电池堆4均与多输入双向变流器6连接。

通常情况下，燃料模块1与重整模块2、阳极模块3与燃料电池堆4以及重整模块2与燃料电池堆4均通过管道连接；储能电池5与燃料电池堆4和多输入双向变流器6、燃料电池堆4与多输入双向变流器6以及多输入双向变流器6与电网输出模块7均通过电缆连接。

本实施例中的多输入双向变流器6包括交流电源模块AC、一号直流电源模块DC1和二号直流电源模块DC2，交流电源模块AC分别与燃料模块1、重整模块2、阳极模块3和燃料电池堆4连接，一号直流电源模块DC1与燃料电池堆4连接，二号直流电源模块DC2与储能电池5连接。

本实施例中的具备黑启动的燃料电池供能系统的供能方法，如下：

A、燃料电池供能系统在内部集成了输入双向变流器6和储能电池5，进而燃料电池供能系统实现并网运行；

B、燃料电池供能系统自动并网运行，燃料电池供能系统中的燃料电池堆4通过内部的多输入双向变流器6进行并网发电，为用户提供电能；

C、具备短时间内不需要燃料进行供能的燃料电池供能系统，燃料电池供能系统中的储能电池5，在短时间内无燃料输入以及不启动重整模块2和燃料电池堆4的情况下，燃料电池供能系统通过内部储能电池5和多输入双向变流器6向电网供电；

D、燃料电池供能系统的黑启动功能，在无需要电网供电情况下，通过燃料电池供能系统内部的储能电池5和多输入双向变流器6，为燃料电池供能系统内部的自用电部分提供电能，然后通过燃料输入进行燃料电池供能系统的启动和发电；

E、具备多种输入切换的燃料电池供能系统，燃料电池供能系统通过燃料电池堆4向电网供电，或通过燃料电池供能系统内部的储能电池5向电网供电，实现了根据不同运行需求进行切换。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种具备黑启动的燃料电池供能系统，其特征在于：包括燃料模块（1）、重整模块（2）、阳极模块（3）、燃料电池堆（4）、储能电池（5）、多输入双向变流器（6）和电网输出模块（7）；所述燃料模块（1）与重整模块（2）连接，所述阳极模块（3）与燃料电池堆（4）连接，所述重整模块（2）与燃料电池堆（4）连接，所述储能电池（5）分别与燃料电池堆（4）和多输入双向变流器（6）连接，所述燃料电池堆（4）与多输入双向变流器（6）连接，所述多输入双向变流器（6）与电网输出模块（7）连接。

2.根据权利要求1所述的具备黑启动的燃料电池供能系统，其特征在于：所述燃料模块（1）、重整模块（2）、阳极模块（3）和燃料电池堆（4）均与多输入双向变流器（6）连接。

3.根据权利要求1所述的具备黑启动的燃料电池供能系统，其特征在于：所述燃料模块（1）与重整模块（2）、阳极模块（3）与燃料电池堆（4）以及重整模块（2）与燃料电池堆（4）均通过管道连接。

4.根据权利要求1所述的具备黑启动的燃料电池供能系统，其特征在于：所述储能电池（5）与燃料电池堆（4）和多输入双向变流器（6）、燃料电池堆（4）与多输入双向变流器（6）以及多输入双向变流器（6）与电网输出模块（7）均通过电缆连接。

5.根据权利要求1所述的具备黑启动的燃料电池供能系统，其特征在于：所述多输入双向变流器（6）包括交流电源模块（AC）、一号直流电源模块（DC1）和二号直流电源模块（DC2），所述交流电源模块（AC）分别与燃料模块（1）、重整模块（2）、阳极模块（3）和燃料电池堆（4）连接，所述一号直流电源模块（DC1）与燃料电池堆（4）连接，所述二号直流电源模块（DC2）与储能电池（5）连接。

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