本申請(qǐng)涉及供電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于氫能發(fā)電的供電裝置。

背景技術(shù)：

氫能是一種二次能源，它是通過一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油、天然氣可以直接開采，今下幾乎完全依靠化石燃料制取得到，如果能回收利用工程廢氫，每年大約可以回收大約1億立方米，這個(gè)數(shù)字相當(dāng)可觀。

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求增長(zhǎng)迅猛；為適應(yīng)快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)需要，電力部門逐年加大發(fā)電側(cè)的投資興建發(fā)電廠，建設(shè)內(nèi)容主要集中在火電、水電以及核電等大型發(fā)電廠上。

現(xiàn)有技術(shù)中，主要通過火電、水電以及核電來(lái)實(shí)行供電，對(duì)于氫能源的利用不是很全面，造成氫能源浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)的目的在于提供一種基于氫能發(fā)電的供電裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中氫能源浪費(fèi)的問題。

根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種基于氫能發(fā)電的供電裝置，包括：依次連接的氫儲(chǔ)能罐體、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器和斷路器；

所述供電裝置還包括功率預(yù)測(cè)設(shè)備、可控硅整流器和氫燃料電池；

所述功率預(yù)測(cè)設(shè)備設(shè)置在所述發(fā)電機(jī)和變壓器之間；

所述可控硅整流器設(shè)置在所述功率預(yù)測(cè)設(shè)備和變壓器之間；

所述可控硅整流器與所述內(nèi)燃機(jī)通過氫燃料電池連接。

可選的，所述供電裝置還包括繼電保護(hù)裝置；

所述繼電保護(hù)裝置連接所述變壓器的電流入口。

可選的，所述供電裝置還包括緩沖罐；

所述緩沖罐設(shè)置在所述氫儲(chǔ)能罐體和所述內(nèi)燃機(jī)之間。

可選的，所述供電裝置可孤立運(yùn)行，也可接入交直流電網(wǎng)。

可選的，所述供電裝置可設(shè)置在運(yùn)輸車上。

可選的，所述氫儲(chǔ)能罐體的材料為q345r鋼。

由以上技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N基于氫能發(fā)電的供電裝置，包括：依次連接的氫儲(chǔ)能罐體、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器和斷路器；所述供電裝置還包括功率預(yù)測(cè)設(shè)備、可控硅整流器和氫燃料電池；所述功率預(yù)測(cè)設(shè)備設(shè)置在所述發(fā)電機(jī)和變壓器之間；所述可控硅整流器設(shè)置在所述功率預(yù)測(cè)設(shè)備和變壓器之間；所述可控硅整流器與所述內(nèi)燃機(jī)通過氫燃料電池連接。本申請(qǐng)中，通過有機(jī)液體催化脫氫為供電裝置提供氫能源，解決了大量氫能源不能充分利用的問題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種基于氫能發(fā)電的供電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖示說(shuō)明：

其中，1-氫儲(chǔ)能罐體，2-緩沖罐，3-內(nèi)燃機(jī)，4-發(fā)電機(jī)，5-功率預(yù)測(cè)設(shè)備，6-繼電保護(hù)裝置，7-變壓器，8-斷路器，9-氫燃料電池，10-可控硅整流器。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1對(duì)本申請(qǐng)的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明，一種基于氫能發(fā)電的供電裝置，包括：依次連接的氫儲(chǔ)能罐體1、內(nèi)燃機(jī)3、發(fā)電機(jī)4、變壓器7和斷路器8。

具體的，所述氫儲(chǔ)能罐體1中內(nèi)存放含苯環(huán)芳香烴有機(jī)液體，通過有機(jī)液體催化脫氫為供電裝置提供氫能源。

所述氫儲(chǔ)能罐體1的材質(zhì)為根據(jù)gb150《壓力容器》所用的鋼材標(biāo)準(zhǔn)主要為碳素鋼、低合金鋼和高合金鋼三大類。由于氫儲(chǔ)能罐體1作為過程工業(yè)生產(chǎn)中重要的過程設(shè)備，雖然在實(shí)際生產(chǎn)過程中的安全運(yùn)行與很多因素有關(guān)，但其中材料性能是最重要的因素之一，為了確保氫儲(chǔ)能罐體1的使用安全，氫儲(chǔ)能罐體1在制造技術(shù)要求上非常嚴(yán)格，其承壓元件應(yīng)采用壓力容器專用鋼板。這類鋼板要求質(zhì)地均勻，對(duì)硫，磷等有害元素的控制更加嚴(yán)格，且需要進(jìn)行某些力學(xué)性能方面特殊項(xiàng)目的檢驗(yàn)。

內(nèi)燃機(jī)3，是一種動(dòng)力機(jī)械，它是通過使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動(dòng)力的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。

廣義上的內(nèi)燃機(jī)3不僅包括往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和自由活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，也包括旋轉(zhuǎn)葉輪式的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。

優(yōu)選地，所述內(nèi)燃機(jī)3是指活塞式內(nèi)燃機(jī)。

活塞式內(nèi)燃機(jī)將燃料和空氣混合，在其汽缸內(nèi)燃燒，釋放出的熱能使汽缸內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?。燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞作功，再通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)或其他機(jī)構(gòu)將機(jī)械功輸出，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)機(jī)械工作。

本申請(qǐng)中內(nèi)燃機(jī)3將氫能源通過燃燒的方式，為發(fā)電機(jī)4傳輸能源。

發(fā)電機(jī)4是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備，它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)，將氫氣燃燒產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)4，再由發(fā)電機(jī)4轉(zhuǎn)換為電能。

發(fā)電機(jī)4的工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。

發(fā)電機(jī)4通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來(lái)，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，通過接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。

變壓器7是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵芯(磁芯)。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓(磁飽和變壓器)等。

本申請(qǐng)中，變壓器7可根據(jù)實(shí)際需要將電壓升高或者降低。

斷路器8是指能夠關(guān)合、承載和開斷正?；芈窏l件下的電流并能關(guān)合、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開斷異?；芈窏l件下的電流的開關(guān)裝置。

斷路器8可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?/p>

本申請(qǐng)中，含苯環(huán)芳香烴有機(jī)液體通過催化脫氫放出氫氣，進(jìn)入氫內(nèi)燃機(jī)3燃燒，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電，經(jīng)過變壓器7、斷路器8和輸電線路供給負(fù)載用戶。

具體的，功率預(yù)測(cè)設(shè)備5可預(yù)測(cè)用戶用電負(fù)荷需求。

可控硅整流器10：是一種以晶閘管(電力電子功率器件)為基礎(chǔ)，以智能數(shù)字控制電路為核心的交流變直流的可控整流電器。具有效率高、無(wú)機(jī)械噪聲和磨損、響應(yīng)速度快、體積小、重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)。

可控硅整流器10是一種常用的電力半導(dǎo)體電子器件，具有控制開關(guān)數(shù)千瓦乃至兆瓦級(jí)電功率的能力.從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，它是一種反向截止三極管型的閘流晶體管，由三個(gè)pn結(jié)(pn-pn四層)構(gòu)成。器件的外引線有陰極、陽(yáng)極、控制極三個(gè)電極，典型大電流可控硅整流器的示意剖面見圖.器件的反向特性(陽(yáng)極接負(fù))和pn結(jié)二極管的反向特性相似；其正向特性，在一定范圍內(nèi)器件處于阻抗很高的關(guān)閉狀態(tài)(正向阻斷態(tài)，即伏安特性一象限中虛線下的實(shí)線部分)。當(dāng)正向瞬間電壓大于轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，器件迅速轉(zhuǎn)變到低電壓大電流的通導(dǎo)狀態(tài)。

氫燃料電池9是使用氫這種化學(xué)元素，制造成儲(chǔ)存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極，氫通過陽(yáng)極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極。

氫燃料電池9具有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

無(wú)污染：燃料電池對(duì)環(huán)境無(wú)污染。它是通過電化學(xué)反應(yīng)，而不是采用燃燒(汽、柴油)或儲(chǔ)能(蓄電池)方式-最典型的傳統(tǒng)后備電源方案。燃燒會(huì)釋放象cox、nox、sox氣體和粉塵等污染物。燃料電池只會(huì)產(chǎn)生水和熱。如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的(光伏電池板、風(fēng)能發(fā)電等)，整個(gè)循環(huán)就是徹底的不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的過程。

無(wú)噪聲：燃料電池運(yùn)行安靜，噪聲大約只有55db，相當(dāng)于人們正常交談的水平。這使得燃料電池適合于室內(nèi)安裝，或是在室外對(duì)噪聲有限制的地方。

高效率：燃料電池的發(fā)電效率可以達(dá)到50％以上，這是由燃料電池的轉(zhuǎn)換性質(zhì)決定的，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，不需要經(jīng)過熱能和機(jī)械能(發(fā)電機(jī))的中間變換。

所述功率預(yù)測(cè)設(shè)備5設(shè)置在所述發(fā)電機(jī)4和變壓器7之間；

所述可控硅整流器10設(shè)置在所述功率預(yù)測(cè)設(shè)備5和變壓器7之間；

所述可控硅整流器10與所述內(nèi)燃機(jī)3通過氫燃料電池9連接。

當(dāng)功率預(yù)測(cè)設(shè)備5預(yù)測(cè)到用戶側(cè)負(fù)荷較低，則對(duì)用戶側(cè)功率進(jìn)行限制，多余電流對(duì)氫燃料電池9進(jìn)行充電，可控硅整流器10阻斷；當(dāng)功率預(yù)測(cè)設(shè)備5預(yù)測(cè)到用戶側(cè)負(fù)荷較高，已經(jīng)超過發(fā)電機(jī)4的發(fā)電功率，則觸發(fā)一個(gè)信號(hào)到可控硅整流器10，導(dǎo)通氫燃料電池9與用戶負(fù)載之間的電路，發(fā)電機(jī)4與可控硅整流器10同時(shí)對(duì)用戶供電。

由以上技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N基于氫能發(fā)電的供電裝置，包括：依次連接的氫儲(chǔ)能罐體1、內(nèi)燃機(jī)3、發(fā)電機(jī)4、變壓器7和斷路器8；所述供電裝置還包括功率預(yù)測(cè)設(shè)備5、可控硅整流器10和氫燃料電池9；所述功率預(yù)測(cè)設(shè)備5設(shè)置在所述發(fā)電機(jī)4和變壓器7之間；所述可控硅整流器10設(shè)置在所述功率預(yù)測(cè)設(shè)備5和變壓器7之間；所述可控硅整流器10與所述內(nèi)燃機(jī)3通過氫燃料電池9連接。本申請(qǐng)中，通過有機(jī)液體催化脫氫為供電裝置提供氫能源，解決了大量氫能源不能充分利用的問題。

所述供電裝置還包括繼電保護(hù)裝置6；

所述繼電保護(hù)裝置6連接所述變壓器7的電流入口。

繼電保護(hù)裝置6當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件(如發(fā)電機(jī)、線路等)或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí)，能夠向運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，或者直接向所控制的斷路器8發(fā)出跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動(dòng)化措施和設(shè)備。

繼電保護(hù)裝置6首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器8拒動(dòng)時(shí)，才允許由相鄰設(shè)備保護(hù)、線路保護(hù)或斷路器8失靈保護(hù)來(lái)切除故障。上、下級(jí)電網(wǎng)(包括同級(jí))繼電保護(hù)之間的整定，應(yīng)遵循逐級(jí)配合的原則，以保證電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)有選擇性地切除故障。切斷系統(tǒng)中的故障部分，而其它非故障部分仍然繼續(xù)供電。

所述供電裝置還包括緩沖罐2；

所述緩沖罐2設(shè)置在所述氫儲(chǔ)能罐體1和所述內(nèi)燃機(jī)3之間。

緩沖罐2主要用于各種系統(tǒng)中緩沖系統(tǒng)的壓力波動(dòng)，使系統(tǒng)工作更平穩(wěn)，其原理是通過壓縮罐內(nèi)壓縮空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)有隔膜式緩沖罐和氣囊式兩種，前者由于罐體容易生銹已逐步淡出市場(chǎng)。緩沖罐被廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)、鍋爐、熱水器、變頻、恒壓供水設(shè)備中，其緩沖系統(tǒng)壓力波動(dòng)，消除水錘起到穩(wěn)壓卸荷的作用，在系統(tǒng)內(nèi)水壓輕微變化時(shí)，緩沖罐氣囊的自動(dòng)膨脹收縮會(huì)對(duì)水壓的變化有一定緩沖作用，能保證系統(tǒng)的水壓穩(wěn)定，水泵不會(huì)因壓力的改變而頻繁的開啟。

本申請(qǐng)中，緩沖罐2可緩解氫儲(chǔ)能罐體1中氫氣的壓力波動(dòng)，提高本申請(qǐng)中供電裝置的安全性。

含苯環(huán)芳香烴有機(jī)液體通過催化脫氫放出氫氣，進(jìn)入緩沖罐2，然后進(jìn)入氫內(nèi)燃機(jī)3燃燒，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電，經(jīng)過變壓器7、斷路器8和輸電線路供給負(fù)載用戶。

目前，集中供電模式仍然是主流。特別是近年來(lái)特高壓、交直流混合大電網(wǎng)的建設(shè)，使得電力能源能夠以更長(zhǎng)距離、更經(jīng)濟(jì)的方式輸送。采用大電網(wǎng)集中供電的模式似乎得到了加強(qiáng)。然而，近年來(lái)隨著分布式能源的發(fā)展以及電力體制改革、售電側(cè)改革的推行，使得電力供應(yīng)模式也在發(fā)生變化。

所述供電裝置可孤立運(yùn)行，也可接入交直流電網(wǎng)，使電力供應(yīng)模式多元化，滿足不同情況的供電需求。

為方便所述供電裝置的使用，可將其設(shè)置在運(yùn)輸車上，此時(shí)，通過運(yùn)輸車可將所述供電裝置移動(dòng)到所需位置。

所述氫儲(chǔ)能罐體1的材料為q345r鋼。

氫儲(chǔ)能罐體1專用鋼板有：q245r，q345r，q370r，10mnmonbr，13mnnimor，15crmor等等。純氫氣腐蝕性很小，優(yōu)選考慮q345r這種鋼種，q345r是制造氫儲(chǔ)能罐體1專用的低合金高強(qiáng)度鋼板，具有良好的綜合力學(xué)性能、焊接性能、工藝性能及低溫沖擊韌性，q345r鋼板是目前我國(guó)用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板，主要用于制造-20℃～400℃的中低壓壓力容器，多層高壓容器及其承壓結(jié)構(gòu)件。

由以上技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N基于氫能發(fā)電的供電裝置，包括：依次連接的氫儲(chǔ)能罐體1、內(nèi)燃機(jī)3、發(fā)電機(jī)4、變壓器7和斷路器8；所述供電裝置還包括功率預(yù)測(cè)設(shè)備5、可控硅整流器10和氫燃料電池9；所述功率預(yù)測(cè)設(shè)備5設(shè)置在所述發(fā)電機(jī)4和變壓器7之間；所述可控硅整流器10設(shè)置在所述功率預(yù)測(cè)設(shè)備5和變壓器7之間；所述可控硅整流器10與所述內(nèi)燃機(jī)3通過氫燃料電池9連接。本申請(qǐng)中，通過有機(jī)液體催化脫氫為供電裝置提供氫能源，解決了大量氫能源不能充分利用的問題。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說(shuō)明書及實(shí)踐這里公開的申請(qǐng)后，將容易想到本申請(qǐng)的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本申請(qǐng)的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本申請(qǐng)的一般性原理并包括本申請(qǐng)未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說(shuō)明書和實(shí)施例僅被視為示例性的，本申請(qǐng)的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本申請(qǐng)并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本申請(qǐng)的范圍僅由所附的權(quán)利要求來(lái)限制。