CN219980447U - 农业生产绿色供电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及农业生产技术领域，具体涉及农业生产绿色供电系统，包括光伏发电系统和电解发电双向氢能源系统，所述光伏发电系统包括太阳能电池板和控制器，所述控制器的输入端与太阳能电池板的输出端连接，所述电解发电双向氢能源系统包括氢能源电堆模块、水箱、高压氢气瓶、高压氧气瓶和气体压缩机，通过上述方式可知本实用新型能够通过光伏发电系统和电解发电双向氢能源系统之间的配合作用来对整个农业生产灌溉进行供电，并且能够在能源供给侧和消费侧利用可减少碳排放，助力能源绿色转型，实现人与自然的可持续发展，同时可以独立系统供电，减少了基础设施的建设。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业生产技术领域，具体涉及农业生产绿色供电系统。
背景技术
相对于城市的密集程度来说，农业生产地一般都是比较偏僻与稀疏。对于农业生产用电来说，架设电线等设备的成本很高且利用率低下，而且使用的都是不可再生的能源来发电造成了污染环境。氢能作为一种清洁能源，在能源供给侧和消费侧利用可减少碳排放，助力能源绿色转型，实现人与自然的可持续发展，同时可以独立系统供电，减少了基础设施的建设的成本，因此，如何利用氢能源进行发电是目前相关领域人员亟须解决的问题之一。
综上，发明农业生产绿色供电系统很有必要。
实用新型内容
为此，本实用新型提供农业生产绿色供电系统，利用氢能的储能效用，将光伏发电发电转换为氢能，以低于化学储能的成本，实现跨天、跨周甚至跨月跨季度的储能，或者将氢压缩或液化实现远距离运输，匹配发电端和用户端。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：农业生产绿色供电系统，包括光伏发电系统和电解发电双向氢能源系统，所述光伏发电系统包括太阳能电池板和控制器，所述控制器的输入端与太阳能电池板的输出端连接，所述控制器的输出端分别连接有DCDC模块和逆变器，所述电解发电双向氢能源系统包括氢能源电堆模块、水箱、高压氢气瓶、高压氧气瓶和气体压缩机。
优选的，所述逆变器的输出端通过农业交流供电网连接包括但不限于农业生活电器设备、农业灌溉设备和温室照明的输入端。
优选的，所述DCDC模块的输出端通过农业直流供电网连接包括但不限于氢能源电解水系统、直流输入充电桩和蓄电池。
优选的，所述水箱通过管路与氢能源电堆模块的输入端连通，所述氢能源电堆模块输入端与DCDC模块的输出端电连接，所述氢能源电堆模块通过管道连通有空气压缩机。
优选的，所述空气压缩机设置的数量为两个，所述空气压缩机的输出端分别通过管道连通有高压氢气瓶和高压氧气瓶。
优选的，所述氢能源电堆模块的输出端分别电连接DCDC模块和逆变器的输入端。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型中，在光照强度较高时，可通过光伏发电系统进行发电，从而能够通过DCDC模块和逆变器对整个农业生产灌溉进行供电，同时也能通过DCDC模块对水进行电解生产氢气和氧气，而当光照强度不足时，即可利用电解发电双向氢能源系统配合高浓度氢气与压缩空气进行发电，从而能在光照强度不足时继续对整个农业生产灌溉进行供电，通过上述方式可知本实用新型能够通过光伏发电系统和电解发电双向氢能源系统之间的配合作用来对整个农业生产灌溉进行供电，并且能够在能源供给侧和消费侧利用可减少碳排放，助力能源绿色转型，实现人与自然的可持续发展，同时可以独立系统供电，减少了基础设施的建设。
附图说明
图1为本实用新型发电系统的整体结构示意图；
图2为本实用新型中光伏发电系统的系统结构示意图；
图3为本实用新型中电解发电双向氢能源系统的系统结构示意图；
图4为本实用新型中PEM技术的工作原理示意图；
图5为本实用新型中燃料电池工作原理的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照附图1-5，本实用新型提供的农业生产绿色供电系统，包括光伏发电系统和电解发电双向氢能源系统，光伏发电系统是通过太阳能电池板将太阳光能直接转化成电能，光伏发电系统主要由太阳能电池板、控制器、逆变器三大部分组成，对于农业生产场地来说架设太阳能电池板的用地成本很低，更能满足我们大规模推广与持续改进，所述光伏发电系统包括太阳能电池板和控制器，所述控制器的输入端与太阳能电池板的输出端连接，所述控制器的输出端分别连接有DCDC模块和逆变器，所述逆变器的输出端通过农业交流供电网连接包括但不限于农业生活电器设备、农业灌溉设备和温室照明的输入端，所述DCDC模块的输出端通过农业直流供电网连接包括但不限于氢能源电解水系统、直流输入充电桩和蓄电池，太阳能电池板输出为直流电，通过控制器将输出稳定的直流电，但是这个不能满足所有的农业生产生活需要，所以我们在控制器后面再添加一个可调节的DCDC的直流转换模块，满足各种直流电的用电需求，同时太阳能电池板输出为直流电，通过控制器将输出稳定的直流电，然后再通过逆变器输出我们日常生活中需要的交流电，对于农业生产来说，天气炎热的时候也是光照最好的时候，光伏发电量也最大，同时农田水分蒸发也是最大的时候。所以刚好可以把光伏发电通过逆变器输出交流电为农田灌溉系统供电用于灌溉；
所述电解发电双向氢能源系统包括氢能源电堆模块、水箱、高压氢气瓶、高压氧气瓶和气体压缩机，而电解发电双向氢能源系统是一个既可以用来电解制氢与氧，又可以利用氢气来发电的双向动力系统，就是一个电堆模块实现两种功能的过程，所述水箱通过管路与氢能源电堆模块的输入端连通，所述氢能源电堆模块输入端与DCDC模块的输出端电连接，所述氢能源电堆模块通过管道连通有空气压缩机，所述空气压缩机设置的数量为两个，所述空气压缩机的输出端分别通过管道连通有高压氢气瓶和高压氧气瓶，所述氢能源电堆模块的输出端分别电连接DCDC模块和逆变器的输入端，具体的，电解发电双向氢能源系统包括电解模式和发电模式，电解模式是利用太阳能发电产生的电能用来驱动氢能源电堆用于电解水，生成高纯度的氢气与氧气，太阳能发电输出稳定的高压用于电解水，生成的氢气与氧气通过两个不同的管道系统利用压缩机将氢气与氧气压缩储存到高压气瓶中，生成的高纯氢气可以用来为后续发电模式时提供燃料氢气，同时生成的高纯度氧气可以用于销售给医院或者高原缺氧地区，具体操作步骤如下：将水箱(电解耗水量大，需要大量补水，可添加液位计判定)连接到氢能源电堆水路上；将太阳能发电输出的电压经过DCDC模块变换输出能够电解水的直流电(范围80V-250V左右)；主控通过电磁阀开启氢能源电堆的氢气与压缩空气的管道，开始电解水；将氢气管道连接到压缩机，将生成的氢气压缩成高压氢气储存到高压气瓶中；将压缩空气管道连接到压缩机，将生成的氧气压缩成高压氧气储存到高压气瓶中；
同时我们所使用到的电解水的方式就是‘离子交换膜’技术，即PEM技术，而在PEM技术中，水中的氢离子穿过质子交换膜与电子结合成为氢原子，氢原子相互结合形成氢分子，这项技术可以在中、高电流和高电压下工作，启停快速方便，而在PEM水电解槽主要部件由内到外依次是质子交换膜、阴阳极催化层、阴阳极气体扩散层、阴阳极端板等，其中扩散层、催化层与质子交换膜组成膜电极，是整个水电解槽物料传输以及电化学反应的主场所，膜电极特性与结构直接影响PEM水电解槽的性能和寿命，优选的，质子交换膜选用为全氟磺酸膜，电催化剂选用为钯金，膜电极采用将催化剂活性组分直接涂覆在质子交换膜两侧的方式进行制备；
发电模式是利用之前收集的高纯度氢气与压缩空气作为燃料，通过氢能源电堆系统反应输出浮动的直流电，然后再经过可调节的DCDC转换模块输出需要的直流电压。还可通过逆变器输出我们需要的交流电用于农业生产生活，具体步骤如下：1.将高压纯氢通过降压模块连接到氢能源电堆；2.通过空气压缩机将压缩空气输送给氢能源电堆；3.主控通过电磁阀开启氢能源电堆的氢气与压缩空气的管道，开启发电模式；4.将电堆输出的电压输送到可调节的DCDC模块或者逆变器；5.通过DCDC模块或者逆变器为各种设备提供动力电源，而氢能源电堆发电就是用一种特定的燃料氢气与压缩空气，然后再通过一种质子交换膜(PEMProtonExchangeMembrane)和催化层(CLCatalystLayer)而产生电流的一种装置，这种电池只要外界源源不断地供应燃料(例如氢气或甲醇)，就可以提供持续电能，它的工作原理是利用一种叫质子交换膜的技术，使氢气在覆盖有催化剂的质子交换膜作用下，在阳极将氢气催化分解成为质子，这些质子通过质子交换膜到达阴极，在氢气的分解过程中释放出电子，电子通过负载被引出到阴极，这样就产生了电能；
在阳极经过质子交换膜和催化剂的作用，在阴极质子与氧和电子相结合产生水。也就是说燃料电池内部的氢与空气中的氧进行化学反应，生成水的过程，同时产生了电流，也可以理解为是电解水的逆反应；
燃料电池在阳极除供应氢气外，同时还收集氢质子(H+)，释放电子；在阴极通过负载捕获电子产生电能。质子交换膜的功能只是允许质子H+通过，并与阴极中的氧结合产生水。这种水在反应过程中的温度作用下，以水蒸气的形式散发在空气中。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本实用新型加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本实用新型的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (4)
1.农业生产绿色供电系统，其特征在于：包括光伏发电系统和电解发电双向氢能源系统，所述光伏发电系统包括太阳能电池板和控制器，所述控制器的输入端与太阳能电池板的输出端连接，所述控制器的输出端分别连接有DCDC模块和逆变器，所述电解发电双向氢能源系统包括氢能源电堆模块、水箱、高压氢气瓶、高压氧气瓶和气体压缩机，所述水箱通过管路与氢能源电堆模块的输入端连通，所述氢能源电堆模块输入端与DCDC模块的输出端电连接，所述氢能源电堆模块通过管道连通有空气压缩机，所述空气压缩机设置的数量为两个，所述空气压缩机的输出端分别通过管道连通有高压氢气瓶和高压氧气瓶。
2.根据权利要求1所述的农业生产绿色供电系统，其特征在于：所述逆变器的输出端通过农业交流供电网连接包括但不限于农业生活电器设备、农业灌溉设备和温室照明的输入端。
3.根据权利要求1所述的农业生产绿色供电系统，其特征在于：所述DCDC模块的输出端通过农业直流供电网连接包括但不限于氢能源电解水系统、直流输入充电桩和蓄电池。
4.根据权利要求1所述的农业生产绿色供电系统，其特征在于：所述氢能源电堆模块的输出端分别电连接DCDC模块和逆变器的输入端。
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