CN216213577U - 一种加氢站燃料电池备用发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及备用发电领域，提供一种加氢站燃料电池备用发电系统，包括：氢气供给车、卸气柜、氢气压缩机、第一断电导通单元、燃料电池单元、第二断电导通单元、放散系统和配电单元。本实用新型无需额外加注燃料，只要加氢站内有气源，即可实现断电时自动发电；燃料电池单元发电时采用氢气作为反应气，与柴油发电机相比，无需燃烧，无火花和尾气排放，在加氢站的使用场景下更安全，更环保。

Description

一种加氢站燃料电池备用发电系统

技术领域

本实用新型涉及备用发电领域，尤其涉及一种加氢站燃料电池备用发电系统。

背景技术

加氢站现有供电方式仅有一路电源供电，通信、控制系统设置不间断供电电源，目前实现的方式为UPS供电，即使用铅酸蓄电池组，在电力正常情况下对蓄电池组进行充电，在停电时向外输出电能，保障整站通信、控制系统不会断电，但是蓄电池组受制于容量，仅能提供3-5小时电力供应，若停电时间较长，在电量耗尽之后无法及时对整站进行控制，而此时站内可能还存在气源，若电力中断供应，可能出现阀门不受控制、消防警报与气体泄漏检测无法连锁，进而危及整站安全。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于，解决现有技术中停电时间较长，出现阀门不受控制、消防警报与气体泄漏检测无法连锁，进而危及整站安全的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种加氢站燃料电池备用发电系统，包括：氢气供给车、卸气柜、氢气压缩机、第一断电导通单元、燃料电池单元、第二断电导通单元、放散系统和配电单元；

所述氢气供给车与所述卸气柜的进气口连接，所述卸气柜的出气口与所述氢气压缩机的进气口和所述第一断电导通单元的一端连接，所述第一断电导通单元的另一端与所述燃料电池单元连接；

所述燃料电池单元与所述第二断电导通单元的一端连接，所述第二断电导通单元的另一端与所述放散系统连接；

所述燃料电池单元与所述配电单元电性连接。

优选地，所述燃料电池单元包括：燃料电池电堆、空气循环单元、冷却水循环单元和空气滤芯；

所述第一断电导通单元的另一端与所述燃料电池电堆的氢气入口连接，所述空气滤芯的出气口与所述空气循环单元的进气口连接，所述空气循环单元的出气口与所述燃料电池电堆的空气入口连接，所述冷却水循环单元的出水口与所述燃料电池电堆的冷却水入口连接，所述冷却水循环单元的进水口与所述燃料电池电堆的冷却水出口连接。

优选地，所述第一断电导通单元包括：手阀、第一断电导通电磁阀和减压阀；

所述手阀的一端与所述卸气柜的出气口和所述氢气压缩机的进气口连接，所述手阀的另一端与所述第一断电导通电磁阀的一端连接，所述第一断电导通电磁阀的另一端与所述减压阀的一端连接，所述减压阀的另一端与所述燃料电池电堆的氢气入口连接。

优选地，所述第二断电导通单元包括：第二断电导通电磁阀和单向阀；

所述燃料电池电堆的氢气出口与所述第二断电导通电磁阀的一端连接，所述第二断电导通电磁阀的另一端与所述放散系统的第一进气口连接；

所述燃料电池电堆的空气出口与所述单向阀的进气口连接，所述单向阀的出气口与所述放散系统的第二进气口连接。

优选地，所述配电单元包括：直流逆变模块、配电室和蓄电池；

所述燃料电池电堆的电压输出端与所述直流逆变模块电性连接，所述直流逆变模块与所述配电室电性连接，所述配电室与所述蓄电池电性连接，所述蓄电池与所述空气循环单元和所述冷却水循环单元电性连接。

优选地，还包括控制单元；

所述控制单元与所述配电室、所述第一断电导通电磁阀、所述第二断电导通电磁阀、所述燃料电池电堆、所述空气循环单元、所述冷却水循环单元和所述空气滤芯均电性连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、无需额外加注燃料，只要加氢站内有气源，即可实现断电时自动发电；

2、燃料电池单元发电时采用氢气作为反应气，与柴油发电机相比，无需燃烧，无火花和尾气排放，在加氢站的使用场景下更安全，更环保。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明；

图1为本实用新型加氢站燃料电池备用发电系统的结构图；

图2为本实用新型控制单元控制连接图；

其中，1-氢气供给车、2-卸气柜、3-氢气压缩机、4-燃料电池电堆、5-放散系统、6-手阀、7-第一断电导通电磁阀、8-减压阀、9-第二断电导通电磁阀、10-单向阀、11-空气滤芯、12-空气循环单元、13-冷却水循环单元、14-直流逆变模块、15-配电室、16-蓄电池、17-控制单元。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

请参考图1，本实用新型提供一种加氢站燃料电池备用发电系统，包括：氢气供给车1、卸气柜2、氢气压缩机3、第一断电导通单元、燃料电池单元、第二断电导通单元、放散系统5和配电单元；

所述氢气供给车1与所述卸气柜2的进气口连接，所述卸气柜2的出气口与所述氢气压缩机3的进气口和所述第一断电导通单元的一端连接，所述第一断电导通单元的另一端与所述燃料电池单元连接；

所述燃料电池单元与所述第二断电导通单元的一端连接，所述第二断电导通单元的另一端与所述放散系统5连接；

所述燃料电池单元与所述配电单元电性连接；

具体实现中，所述氢气供给车1用于给整个加氢站以及加氢站燃料电池备用发电系统提供氢气；

所述卸气柜2用于分配和传输所述氢气供给车1中的氢气；

所述氢气压缩机3用于将所述氢气供给车1中的氢气压缩至氢能汽车可以加注的水平；

所述第一断电导通单元在加氢站停电时自动导通，否则处于闭合状态；

所述燃料电池单元用于在加氢站停电时作为备用电源，为加氢站供电；

所述第二断电导通单元在加氢站停电时自动导通，否则处于闭合状态；

所述放散系统5用于将所述燃料电池单元产生的气体排出；

所述配电单元用于控制整个加氢站以及加氢站燃料电池备用发电系统的电能分配。

本实施例中，所述燃料电池单元包括：燃料电池电堆4、空气循环单元12、冷却水循环单元13和空气滤芯11；

所述第一断电导通单元的另一端与所述燃料电池电堆4的氢气入口连接，所述空气滤芯11的出气口与所述空气循环单元12的进气口连接，所述空气循环单元12的出气口与所述燃料电池电堆4的空气入口连接，所述冷却水循环单元13的出水口与所述燃料电池电堆4的冷却水入口连接，所述冷却水循环单元13的进水口与所述燃料电池电堆4的冷却水出口连接；

具体实现中，所述燃料电池电堆4包括层层重叠的双极板与膜电极组成的反应装置，其内部有阴极与阳极，氢气通入阳极，空气通入阴极，通过质子交换膜发生电化学反应，产生定向移动的电荷，在外部电路中形成电流，工作过程中多余的热量经冷却水循环单元13带走进行散热，维持正常工作温度80℃左右；

空气循环单元12和空气滤芯11为燃料电池电堆4提供清洁的、压力稳定的空气，燃料电池电堆4在工作中需消耗空气中的氧气，其余气体经尾排排出，接入放散系统5，空气循环单元12内部有一台罗茨式空压机，其优点在于结构紧凑、体积小、噪声低，不易损坏，易做成防爆式，利于在加氢站等需要防爆的场所使用，提供压力0.003Mpa，空气尾排可经过单向阀10后直接接入放散系统5进行排出；

冷却水循环单元13为燃料电池电堆4提供稳定的工作温度，冷却水循环单元13内部有循环泵、散热片与散热扇，因工作温度较高，无需压缩机制冷即可满足使用需求，循环泵、散热扇与温度传感器进行连锁，温度高于90摄氏度即开始散热，温度低于70摄氏度散热停止，保持燃料电池电堆4在合理温度区间。

本实施例中，所述第一断电导通单元包括：手阀6、第一断电导通电磁阀7和减压阀8；

所述手阀6的一端与所述卸气柜2的出气口和所述氢气压缩机3的进气口连接，所述手阀6的另一端与所述第一断电导通电磁阀7的一端连接，所述第一断电导通电磁阀7的另一端与所述减压阀8的一端连接，所述减压阀8的另一端与所述燃料电池电堆4的氢气入口连接；

具体实现中，在正常情况下，第一断电导通电磁阀7保持闭合状态；当加氢站停电时，由安装在配电室15的双电源切换开关向控制单元17发出信号，控制单元17控制第一断电导通电磁阀7打开，为燃料电池电堆4通入氢气，产生电能为加氢站供电；

减压阀8将氢气供给车1中氢气的压力由5-20Mpa减至燃料电池电堆4正常工作的0.03Mpa。

本实施例中，所述第二断电导通单元包括：第二断电导通电磁阀9和单向阀10；

所述燃料电池电堆4的氢气出口与所述第二断电导通电磁阀9的一端连接，所述第二断电导通电磁阀9的另一端与所述放散系统5的第一进气口连接；

所述燃料电池电堆4的空气出口与所述单向阀10的进气口连接，所述单向阀10的出气口与所述放散系统5的第二进气口连接；

具体实现中，空气只能由单向阀10的进气口流向单向阀10的出气口；

在正常情况下，第二断电导通电磁阀9保持闭合状态；当加氢站停电后，控制单元17控制第二断电导通电磁阀9每隔10秒打开1秒排气，保证氢气有充足时间进行反应，提高燃料使用效率，降低成本。

本实施例中，所述配电单元包括：直流逆变模块14、配电室15和蓄电池16；

所述燃料电池电堆4的电压输出端与所述直流逆变模块14电性连接，所述直流逆变模块14与所述配电室15电性连接，所述配电室15与所述蓄电池16电性连接，所述蓄电池16与所述空气循环单元12和所述冷却水循环单元13电性连接；

具体实现中，当加氢站停电的第一时间燃料电池电堆4还没有完全激活，此时配电室15首先与蓄电池16接通，蓄电池16为配电室15、空气循环单元12和冷却水循环单元13供电，待燃料电池电堆4完全激活后配电室15与蓄电池16断开连接，由燃料电池单元为配电室15供电，配电室15将电能分配至加氢站内各单元；

直流逆变模块14将燃料电池电堆4产生的直流电转变为380V的交流电接入配电室15，在加氢站停电时为整站进行供电。

参考图2，本实施例中，所述加氢站燃料电池备用发电系统还包括控制单元17；

所述控制单元17与所述配电室15、所述第一断电导通电磁阀7、所述第二断电导通电磁阀9、所述燃料电池电堆4、所述空气循环单元12、所述冷却水循环单元13和所述空气滤芯11均电性连接；

具体实现中，控制单元17用于控制第一断电导通电磁阀7、第二断电导通电磁阀9、燃料电池电堆4、空气循环单元12、冷却水循环单元13和空气滤芯11的启停以及对上述器件的工作状态的监测，将各工作状态实时传递给加氢站的站控系统，在上位机屏幕就能看到个单元的工作状态。

所述加氢站燃料电池备用发电系统的工作流程流程为：

S1：当加氢站停电后，配电室15连通蓄电池16，蓄电池16为加氢站供电；

S2：配电室15向控制单元17发送备用电源启动信号，控制单元17控制第一断电导通电磁阀7打开，控制燃料电池电堆4、空气循环单元12和冷却水循环单元13启动，控制第二断电导通电磁阀9每隔10秒打开1秒排气；

S3：待燃料电池电堆4完全启动能稳定输出电能后，配电室15断开蓄电池16，燃料电池单元为加氢站供电；

S4：若加氢站恢复正常，则控制单元17控制第一断电导通电磁阀7和第二断电导通电磁阀9关闭，控制燃料电池电堆4、空气循环单元12和冷却水循环单元13停止工作，燃料电池单元停止供电；否则燃料电池单元继续供电。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为标识。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种加氢站燃料电池备用发电系统，其特征在于，包括：氢气供给车(1)、卸气柜(2)、氢气压缩机(3)、第一断电导通单元、燃料电池单元、第二断电导通单元、放散系统(5)和配电单元；

所述氢气供给车(1)与所述卸气柜(2)的进气口连接，所述卸气柜(2)的出气口与所述氢气压缩机(3)的进气口和所述第一断电导通单元的一端连接，所述第一断电导通单元的另一端与所述燃料电池单元连接；

所述燃料电池单元与所述第二断电导通单元的一端连接，所述第二断电导通单元的另一端与所述放散系统(5)连接；

所述燃料电池单元与所述配电单元电性连接。

2.根据权利要求1所述的加氢站燃料电池备用发电系统，其特征在于，所述燃料电池单元包括：燃料电池电堆(4)、空气循环单元(12)、冷却水循环单元(13)和空气滤芯(11)；

所述第一断电导通单元的另一端与所述燃料电池电堆(4)的氢气入口连接，所述空气滤芯(11)的出气口与所述空气循环单元(12)的进气口连接，所述空气循环单元(12)的出气口与所述燃料电池电堆(4)的空气入口连接，所述冷却水循环单元(13)的出水口与所述燃料电池电堆(4)的冷却水入口连接，所述冷却水循环单元(13)的进水口与所述燃料电池电堆(4)的冷却水出口连接。

3.根据权利要求2所述的加氢站燃料电池备用发电系统，其特征在于，所述第一断电导通单元包括：手阀(6)、第一断电导通电磁阀(7)和减压阀(8)；

所述手阀(6)的一端与所述卸气柜(2)的出气口和所述氢气压缩机(3)的进气口连接，所述手阀(6)的另一端与所述第一断电导通电磁阀(7)的一端连接，所述第一断电导通电磁阀(7)的另一端与所述减压阀(8)的一端连接，所述减压阀(8)的另一端与所述燃料电池电堆(4)的氢气入口连接。

4.根据权利要求2所述的加氢站燃料电池备用发电系统，其特征在于，所述第二断电导通单元包括：第二断电导通电磁阀(9)和单向阀(10)；

所述燃料电池电堆(4)的氢气出口与所述第二断电导通电磁阀(9)的一端连接，所述第二断电导通电磁阀(9)的另一端与所述放散系统(5)的第一进气口连接；

所述燃料电池电堆(4)的空气出口与所述单向阀(10)的进气口连接，所述单向阀(10)的出气口与所述放散系统(5)的第二进气口连接。

5.根据权利要求2所述的加氢站燃料电池备用发电系统，其特征在于，所述配电单元包括：直流逆变模块(14)、配电室(15)和蓄电池(16)；

所述燃料电池电堆(4)的电压输出端与所述直流逆变模块(14)电性连接，所述直流逆变模块(14)与所述配电室(15)电性连接，所述配电室(15)与所述蓄电池(16)电性连接，所述蓄电池(16)与所述空气循环单元(12)和所述冷却水循环单元(13)电性连接。

6.根据权利要求3-5任一项所述的加氢站燃料电池备用发电系统，其特征在于，还包括控制单元(17)；

所述控制单元(17)与配电室(15)、第一断电导通电磁阀(7)、第二断电导通电磁阀(9)、燃料电池电堆(4)、空气循环单元(12)、冷却水循环单元(13)和空气滤芯(11)均电性连接。

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