一種分布式新能源充電樁與加氫站的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種分布式新能源充電樁與加氫站，包括風(fēng)力機(jī)、風(fēng)力機(jī)配電柜、整流器、功率分配器、蓄電池、放電控制器、充電樁、逆變器、DC/DC變換器、光伏發(fā)電配電柜、光伏陣列、電解池、儲(chǔ)氧罐、儲(chǔ)氫罐、加氫端口、電解變換器、給水泵。風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為交流電能，光伏陣列將太陽能直接轉(zhuǎn)換為直流電能。風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的交流電能經(jīng)過整流器整流后與光伏陣列產(chǎn)生的直流電能經(jīng)過DC/DC變換器耦合與功率分配器連接，功率分配器根據(jù)充電樁與蓄電池的狀態(tài)，分配充電功率。在風(fēng)力發(fā)電與太陽能光伏發(fā)電都不能滿足電動(dòng)汽車充電需求時(shí)，放電控制器控制蓄電池放電，給充電樁供電。本實(shí)用新型將風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電進(jìn)行耦合，實(shí)現(xiàn)分布式充電站?？蓾M足用戶任何時(shí)間段的充電。當(dāng)電能出現(xiàn)剩余時(shí)，將剩余電能通過功率分配器分配至電解變換器，將剩余電能變換為符合電解池的電解電壓和電流，進(jìn)行電解水制氫，實(shí)現(xiàn)加氫站的功能。
【專利說明】
一種分布式新能源充電樁與加氫站
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種分布式新能源充電粧與加氫站，利用太陽能光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電，同時(shí)將剩余電力用于電解水制氫，可提供氫氣，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氫能被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，人類?duì)氫能應(yīng)用自200年前就產(chǎn)生了興趣，到20世紀(jì)70年代以來，世界上許多國家和地區(qū)就廣泛開展了氫能研究。
[0003]中國對(duì)氫能的研究與發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)60年代初，中國科學(xué)家為發(fā)展本國的航天事業(yè)，對(duì)作為火箭燃料的液氫的生產(chǎn)、H2/02燃料電池的研制與開發(fā)進(jìn)行了大量而有效的工作。將氫作為能源載體和新的能源系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，則是從20世紀(jì)70年代開始的。現(xiàn)在，為進(jìn)一步開發(fā)氫能，推動(dòng)氫能利用的發(fā)展，氫能技術(shù)已被列入《科技發(fā)展〃十五〃計(jì)劃和2015年遠(yuǎn)景規(guī)劃(能源領(lǐng)域)》
[0004]雖然燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)基本已經(jīng)被突破，但是還需要更進(jìn)一步對(duì)燃料電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)、提升，使產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟。這個(gè)階段需要政府加大研發(fā)力度的投入，以保證中國在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)方面的水平和領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。這包括對(duì)掌握燃料電池關(guān)鍵技術(shù)的企業(yè)在資金、融資能力等方面予以支持。除此之外，國家還應(yīng)加快對(duì)燃料電池關(guān)鍵原材料、零部件國產(chǎn)化、批量化生產(chǎn)的支持，不斷整合燃料電池各方面優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的延伸。同時(shí)政府還應(yīng)給予相關(guān)的示范應(yīng)用配套設(shè)施，并且支持對(duì)燃料電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈予以培育等，以加快燃料電池車示范運(yùn)營相關(guān)的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的制定和加氫站等配套設(shè)施的建設(shè)，推動(dòng)燃料電池汽車的載客示范運(yùn)營。有政府的大力支持，氫能汽車一定能成為朝陽產(chǎn)業(yè)。然而目前的氫氣的生產(chǎn)效率低下，成本高昂。
[0005]近幾年，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，但是電動(dòng)汽車充電難，幾乎是每個(gè)車主所面臨的最難的問題。這也是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的重要因素。充電站與充電粧的建設(shè)受到政策、技術(shù)等多因素影響。其中，充電設(shè)備的高功率是制約發(fā)展的一個(gè)重要因素。太陽能與風(fēng)力發(fā)電近年來得到飛速發(fā)展，然而這些電力很少并網(wǎng)，主要原因是這些電力不穩(wěn)定。裝機(jī)容量過高會(huì)影響電網(wǎng)的安全。如果將太陽能光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行耦合，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電供配電，一方面解決電動(dòng)汽車的充電問題，另一方面解決太陽能與風(fēng)力發(fā)電部穩(wěn)定問題。本實(shí)用新型基于上述背景，實(shí)用新型一種太陽能光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)聯(lián)合供電，給電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，在電力出現(xiàn)剩余的情況下，將剩余電能進(jìn)行電解制氫，并建立加氫站。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]實(shí)用新型目的:針對(duì)上述現(xiàn)有存在的問題和不足，本實(shí)用新型一種分布式新能源充電粧與加氫站的目的是解決電動(dòng)汽車充電難和新能源并網(wǎng)困難問題。
[0007]技術(shù)方案:一種分布式新能源充電粧與加氫站，包括風(fēng)力機(jī)(I)、風(fēng)力機(jī)配電柜
(2)、整流器(3)、功率分配器(4)、蓄電池(5)、放電控制器(6)、充電粧(7)、逆變器(8)、DC/DC變換器(9)、光伏發(fā)電配電柜(10)、光伏陣列(11)、電解池(12)、儲(chǔ)氧罐(13)、儲(chǔ)氫罐(14)、加氫端口(15)、電解變換器(16)、給水栗(17);系統(tǒng)有兩種運(yùn)行模式:
[0008]充電站模式:所述風(fēng)力機(jī)(I)的電力輸出與風(fēng)力機(jī)配電柜(2)的輸入連接，風(fēng)力機(jī)配電柜(2)的輸出與整流器(3)的輸入連接，整流器(3)的輸出與DC/DC變換器(9)的輸出并聯(lián)后與功率分配器(4)的輸入連接，光伏陣列(I I)的電力輸出與光伏發(fā)電配電柜(10)的輸入連接，光伏發(fā)電配電柜(1 )的輸出與DC/DC變換器(9 )的輸入連接，功率分配器(4 )分三路輸出，功率分配器(4)輸出一與蓄電池(5)的充電端口連接，蓄電池(5)的放電端口與放電控制器(6)輸入一連接，放電控制器(6)的輸出與逆變器(8)的輸入連接，功率分配器(4)輸出二與逆變器(8 )的輸入連接，逆變器(8 )的輸出與充電粧(7 )的輸入連接；
[0009]制氫模式:功率分配器(4)輸出三與電解變換器(16)的輸入一連接，電解變換器(16)的輸入二與放電控制器(6)的輸出二連接，電解變換器(16)的輸出與電解池(12)電源輸入連接，電解池(12 )氧氣輸出端口與儲(chǔ)氧罐(13 )輸入端口連接，電解池(12 )氫氣輸出端口與儲(chǔ)氫罐(14)輸入端口連接，儲(chǔ)氫罐(14)的輸出端口通過管道與加氫端口( 15)連接，電解池(12)的進(jìn)水端口與給水栗(17 )輸出連接。
[0010]—種分布式新能源充電粧與加氫站，其特征在于功率分配器(4)的功率分配優(yōu)先順序?yàn)?首先，優(yōu)先給充電粧(7)配電，其次給蓄電池(5)供電，最后給電解池(12)供電。
[0011]一種分布式新能源充電粧與加氫站，其特征在于儲(chǔ)氫罐(14)的儲(chǔ)氫量低于5%時(shí)，放電控制器(6)控制蓄電池(5)放電，通過電解變換器(16)給電解池(12)供電。
[0012]所述風(fēng)力機(jī)(I)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，主要由葉片、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)等構(gòu)成，產(chǎn)生的交流電能送至風(fēng)力機(jī)配電柜(2)中。
[0013]所述風(fēng)力機(jī)配電柜(2)用于電能的供配電，設(shè)計(jì)要求要達(dá)到防雨、防高溫等技術(shù)要求。
[0014]所述整流器(3)用于將風(fēng)力機(jī)(I)產(chǎn)生的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能。
[0015]所述功率分配器(4)由控制電路和電磁閥構(gòu)成，根據(jù)充電粧(7)的電能需求和蓄電池(5)的荷電狀態(tài)，分配充電功率。
[0016]所述蓄電池(5)由鉛酸蓄電池組構(gòu)成，設(shè)計(jì)容量大于2輛電動(dòng)汽車充電需求的功率。
[0017]所述放電控制器(6 )由單片機(jī)構(gòu)成，用于控制蓄電池(5 )的放電。
[0018]所述充電粧(7)為交流充電粧，充電站中可設(shè)計(jì)多個(gè)充電粧，將電能給電動(dòng)汽車充電。
[0019]所述逆變器(8)用于將電力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電得到的直流電能逆變?yōu)榻涣麟娔埽詽M足充電粧(7)的電能技術(shù)要求。
[0020]所述DC/DC變換器(9)用于將光伏發(fā)電的直流電能進(jìn)行直流斬波變換，使得光伏發(fā)電輸出的直流電能與整流器(3)的輸出電能一致，以便電能耦合。
[0021]所述光伏發(fā)電配電柜(10)用于將光伏陣列(11)產(chǎn)生的電能進(jìn)行串并聯(lián)，并送至DC/DC變換器(9)的輸入端。
[0022]所述光伏陣列(11)由多晶硅光伏電池構(gòu)成，用于將太陽能直接轉(zhuǎn)換為直流電能。
[0023]所述電解池(12)由質(zhì)子交換膜電解池構(gòu)成，工作溫度低，電解電能來自于經(jīng)過變換后的風(fēng)力機(jī)(I)的風(fēng)電和光伏陣列(11)的光伏發(fā)電。
[0024]所述儲(chǔ)氧罐(13)用于儲(chǔ)存電解池(12)產(chǎn)生的氧氣。
[0025]所述儲(chǔ)氫罐(14)用于儲(chǔ)存電解池(12)產(chǎn)生的氫氣。
[0026]所述加氫端口(15)用于用戶加氫的設(shè)備。
[0027]所述電解變換器(16)將經(jīng)過功率分配器(4)或者蓄電池(5)的電能變換為符合電解池(12)的電解電壓和電流。
[0028]所述給水栗(17 )用于給電解池(12 )加水。
[0029]工作原理:風(fēng)力機(jī)(I)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為交流電能，經(jīng)過風(fēng)力機(jī)配電柜(2)將交流電能送至整流器(3)，整流器(3)將交流電能整流為直流電能，光伏陣列(11)將太陽能轉(zhuǎn)換為直流電能，經(jīng)過光伏發(fā)電配電柜(1 )將直流電能送至DC/DC變換器(9 )將直流電能進(jìn)行變換后與整流器(3)輸出的直流電能耦合后送至功率分配器(4)，功率分配器(4)完成直流電能的功率分配，分別送至蓄電池(5)和充電粧(7)，當(dāng)風(fēng)力機(jī)(I)和光伏陣列(11)不能滿足充電需求時(shí)，放電控制器(6)控制、蓄電池(5)放電，送至逆變器(8)就，給充電粧(7)供電。當(dāng)風(fēng)力機(jī)
(I)與光伏陣列(I I)產(chǎn)生的電能出現(xiàn)剩余時(shí)，將剩余電能通過電解變換器(16)將電能變換為電解電壓和電流，送至電解池(12)，給水栗(17)將水栗入電解池(12)中，將水電解為氫氣和氧氣，分別儲(chǔ)存于儲(chǔ)氫罐(14)和儲(chǔ)氧罐(13)，儲(chǔ)氫罐(14)的輸出連接加氫端口(15)，可實(shí)現(xiàn)燃料電池電動(dòng)汽車的加氫或者其他設(shè)備的加氫。
[0030]有益效果，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0031](I)本實(shí)用新型利用太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)在充電粧供電，無需從電網(wǎng)中獲得電能。
[0032](2)本實(shí)用新型采用分布式光伏發(fā)電和分布式風(fēng)力發(fā)電，可在任意地點(diǎn)建設(shè)充電站，可實(shí)施性強(qiáng)，并符合國家鼓勵(lì)的政策。
[0033](3)本實(shí)用新型在高速公路實(shí)現(xiàn)新能源充電站，可為電動(dòng)車車主解決充電難問題，本實(shí)用新型的實(shí)施，有助于推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。
[0034](4)本實(shí)用新型強(qiáng)剩余電能進(jìn)行電解制氫，實(shí)現(xiàn)加氫站的建設(shè)，有助于推動(dòng)氫能和燃料電池電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。
【附圖說明】
[0035]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意圖；
[0036]圖中:1_風(fēng)力機(jī)、2-風(fēng)力機(jī)配電柜、3-整流器、4-功率分配器、5-蓄電池、6-放電控制器、7-充電粧、8-逆變器、9-DC/DC變換器、10-光伏發(fā)電配電柜、11-光伏陣列、12-電解池、13-儲(chǔ)氧罐、14-儲(chǔ)氫罐、15-加氫端口、16-電解變換器、17-給水栗。
[0037]【具體實(shí)施方式】:結(jié)合附圖1進(jìn)一步對(duì)本實(shí)用新型解釋。
[0038]一種分布式新能源充電粧與加氫站，包括風(fēng)力機(jī)(I)、風(fēng)力機(jī)配電柜(2)、整流器(3)、功率分配器(4)、蓄電池(5)、放電控制器(6)、充電粧(7)、逆變器(8)、DC/DC變換器(9)、光伏發(fā)電配電柜(10)、光伏陣列(11)、電解池(12)、儲(chǔ)氧罐(13)、儲(chǔ)氫罐(14)、加氫端口
(15)、電解變換器(16)、給水栗(17);系統(tǒng)有兩種運(yùn)行模式:
[0039]充電站模式:所述風(fēng)力機(jī)(I)的電力輸出與風(fēng)力機(jī)配電柜(2)的輸入連接，風(fēng)力機(jī)配電柜(2)的輸出與整流器(3)的輸入連接，整流器(3)的輸出與DC/DC變換器(9)的輸出并聯(lián)后與功率分配器(4)的輸入連接，光伏陣列(I I)的電力輸出與光伏發(fā)電配電柜(10)的輸入連接，光伏發(fā)電配電柜(1 )的輸出與DC/DC變換器(9 )的輸入連接，功率分配器(4 )分三路輸出，功率分配器(4)輸出一與蓄電池(5)的充電端口連接，蓄電池(5)的放電端口與放電控制器(6)輸入一連接，放電控制器(6)的輸出與逆變器(8)的輸入連接，功率分配器(4)輸出二與逆變器(8 )的輸入連接，逆變器(8 )的輸出與充電粧(7 )的輸入連接；
[0040]制氫模式:功率分配器(4)輸出三與電解變換器(16)的輸入一連接，電解變換器
(16)的輸入二與放電控制器(6)的輸出二連接，電解變換器(16)的輸出與電解池(12)電源輸入連接，電解池(12 )氧氣輸出端口與儲(chǔ)氧罐(13 )輸入端口連接，電解池(12 )氫氣輸出端口與儲(chǔ)氫罐(14)輸入端口連接，儲(chǔ)氫罐(14)的輸出端口通過管道與加氫端口( 15)連接，電解池(12)的進(jìn)水端口與給水栗(17 )輸出連接。
[0041]一種分布式新能源充電粧與加氫站，其特征在于功率分配器(4)的功率分配優(yōu)先順序?yàn)?首先，優(yōu)先給充電粧(7)配電，其次給蓄電池(5)供電，最后給電解池(12)供電。
[0042]一種分布式新能源充電粧與加氫站，其特征在于儲(chǔ)氫罐(14)的儲(chǔ)氫量低于5%時(shí)，放電控制器(6)控制蓄電池(5)放電，通過電解變換器(16)給電解池(12)供電。
[0043]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種分布式新能源充電粧與加氫站，包括風(fēng)力機(jī)(I)、風(fēng)力機(jī)配電柜(2)、整流器(3)、功率分配器(4)、蓄電池(5)、放電控制器(6)、充電粧(7)、逆變器(8)、DC/DC變換器(9)、光伏發(fā)電配電柜(10)、光伏陣列(11)、電解池(12)、儲(chǔ)氧罐(13)、儲(chǔ)氫罐(14)、加氫端口(15)、電解變換器(16)、給水栗(17);系統(tǒng)有兩種運(yùn)行模式: 充電站模式:所述風(fēng)力機(jī)(I)的電力輸出與風(fēng)力機(jī)配電柜(2)的輸入連接，風(fēng)力機(jī)配電柜(2 )的輸出與整流器(3 )的輸入連接，整流器(3 )的輸出與DC/DC變換器(9 )的輸出并聯(lián)后與功率分配器(4)的輸入連接，光伏陣列(11)的電力輸出與光伏發(fā)電配電柜(10)的輸入連接，光伏發(fā)電配電柜(10)的輸出與DC/DC變換器(9)的輸入連接，功率分配器(4)分三路輸出，功率分配器(4)輸出一與蓄電池(5)的充電端口連接，蓄電池(5)的放電端口與放電控制器(6)輸入一連接，放電控制器(6)的輸出與逆變器(8)的輸入連接，功率分配器(4)輸出二與逆變器(8 )的輸入連接，逆變器(8 )的輸出與充電粧(7 )的輸入連接； 制氫模式:功率分配器(4)輸出三與電解變換器(16 )的輸入一連接，電解變換器(16)的輸入二與放電控制器(6 )的輸出二連接，電解變換器(16 )的輸出與電解池(12 )電源輸入連接，電解池(12)氧氣輸出端口與儲(chǔ)氧罐(13)輸入端口連接，電解池(12)氫氣輸出端口與儲(chǔ)氫罐(14)輸入端口連接，儲(chǔ)氫罐(14)的輸出端口通過管道與加氫端口( 15 )連接，電解池(12)的進(jìn)水端口與給水栗(17)輸出連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式新能源充電粧與加氫站，其特征在于功率分配器(4)的功率分配優(yōu)先順序?yàn)?首先，優(yōu)先給充電粧(7)配電，其次給蓄電池(5)供電，最后給電解池(12)供電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式新能源充電粧與加氫站，其特征在于儲(chǔ)氫罐(14)的儲(chǔ)氫量低于5%時(shí)，放電控制器(6)控制蓄電池(5)放電，通過電解變換器(16)給電解池(12)供電。
【文檔編號(hào)】C25B1/04GK205509635SQ201620124023
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月17日
【發(fā)明人】陸玉正, 李俊嬌, 董以旺
【申請(qǐng)人】陸玉正