专利名称：质子交换膜燃料电池作为变电站应急电源系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应急电源系统，尤其是指一种利用现有的燃料电池 技术，将质子交换膜燃料电池发电站应用于变电站应急电源系统。
背景技术：
为了使变电站的设备在任何情况下都能连续运行，通常会采用应急电源 来维持设备的运转，当前，变电站的应急电源主要由蓄电池组提供，然而蓄 电池组不能够长时间供电、承受冲击电流差、不能带大功率负荷、不能移动， 所以当变电站长时间需要应急电源供电特别是大功率负荷需要应急电源时， 蓄电池组往往不能满足我们的要求。实用新纖内容本实用新型的目的在于提供一种应用于变电站应急电源系统，其可实现 燃料电池发电站的自动化及安全操作。为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为 一种质子交换膜 燃料电池作为变电站应急电源系统，其包括应急电源装置、燃料电池辅助控 制系统及报警系统，燃料电池辅助控制系统与报警系统两输出端通过PC机 相连，燃料电池辅助控制系统与报警系统的输入端与应急电源装置的输入端 及输出端相连。所述的质子交换膜燃料电池作为变电站应急电源系统，其燃料电池辅助
控制系统的输入量主要包括空气或氧气气压、空气或氧气流量、氢气流量、 氢气气压、燃料电池堆输出的电压及电流、尾气气压及尾气温度。所述的质子交换膜燃料电池作为变电站应急电源系统，其报警系统的输 入量主要包括空气或氧气气压、空气或氧气流量、氢气流量、氢气气压、 燃料电池堆输出的电压及电流、尾气气压及尾气温度。所述的质子交换膜燃料电池作为变电站应急电源系统，其还包括一可检 测氢气泄漏的浓度传感器，传感器的数据输入报警系统的输入端。所述的质子交换膜燃料电池作为变电站应急电源系统，其还包括有蓄电 池组，应急电源装置与进电线间以开关相连。所述的质子交换膜燃料电池作为变电站应急电源系统，其所述的蓄电池 组为两组。采用上述结构后，与习用相比，实用新型可实现燃料电池发电站的自动 化及安全操作的目的，可克服蓄电池不能长时间供电给变电站的缺陷，能保 证变电站更加可靠地长时间运行。
图1为应用于变电中的应急电源系统的实施例一的结构示意图； 图2为应用于变电中的应急电源系统的实施例二的结构示意图； 图3为应用于变电中的应急电源系统的实施例三的结构示意图； 图4为本实用新型的外用电路结构框图。
具体实施方式
质子交换膜燃料电池发电技术是近年来发展比较快的一种发电方式，它 具有启动快、工作温度要求低、比功率大、效率高、无污染等特点，在航空、
潜艇、便携式电源、汽车等领域都有应用。因此，针对蓄电池组不能满足长 时间提供电源给变电站这一 问题，我们提出将质子交换膜燃料电池用于变电 站应急电源，结合蓄电池，保证变电站更加可靠地长时间运行。同时，燃料 电池移动方便，也可以作为变电站便携式移动电源发电站。为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，
以下结合附图和 实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。请参考图l所示，其为本新型的一种实施例，其公开了一种质子交换膜 燃料电池作为变电站应急电源系统，其包括应急电源装置l、燃料电池辅助控制系统2及报警系统3，其中-燃料电池辅助控制系统2与报警系统3两输出端通过PC机4相连，燃 料电池辅助控制系统2与报警系统3的输入端与应急电源装置1的输入端及 输出端相连。所述的燃料电池辅助控制系统2的输入量主要包括空气或氧气气压 21、空气或氧气流量22、氢气流量23、氢气气压24、燃料电池堆输出的电 压25及电流26、尾气气压27及尾气温度28。使用时，通过对氢气和空气的气压、流量控制，我们可以调整燃料电池 的发电功率。当负载变大的，我们增大氢气和空气的输入气压和流量，反之 亦然。为了防止输出电压、电流超过我们的度量范围和控制范围，我们需要 对输出电压、电流进行检测；为了保证热交换器的正常工作(工作温度60t: 一70。C)，我们需要对尾气温度进行检测，从而确保冷却系统的有效散热。所述的报警系统3的输入量主要包括空气或氧气气压21、空气或氧气 流量22、氢气流量23、氢气气压24、燃料电池堆输出的电压25及电流26、 尾气气压27及尾气温度28。使用时，燃料电池的功率会随着入流气体的流量、压力变化，然而不同 功率的燃料电池有一个最高供应速率和压力。比如一个10kW的质子交换膜 燃料电池，它的最高氢气供应能力为100L/min，空气为540L/min;而它们 的供应压力都要求在0—1大气压内可调。所以， 一旦氢气或空气的功率速率和气体压力超过规定范围，我们就需要通过我们的报警系统进行报警。采用实施例一的方案，与习用相比，其可实现燃料电池发电站的自动化 及安全操作的目的。图2为本新型的另一种实施例，其与实施例一相比，除多了一个可检测 氢气泄漏的浓度传感器5外，其它都相同，浓度传感器5的数据输入报瞢系 统的输入端。通过设置氢气浓度传感器5，可为了防止氢气泄漏导致燃烧、爆炸，报 警系统3设置了自动报警器， 一旦氢气浓度超过我们的范围，系统自动报警。氢气浓度要求如下氢气(空气中可燃性限制(容量％) 4.0—75.0 (空气中可爆性限制(容量％) 18.8—59.0最后，我们将所有的数据信息通过RS485通讯串口接入PC机4，实现 数据收集、监控及操作。图3为本实用新型实施例三的结构示意图,其除具有实施例二的结构外， 还包括有蓄电池组6，应急电源装置1与进电线间以开关S1、 S2相连。所述的蓄电池组6为两组。使用时，传统的变电站应急电源主要为蓄电池供电，然而它具有供电时 间有限，承受冲击电流差，不能带大功率负荷、不能移动等缺点。针对这些 缺点，我们提出将燃料电池发电站用于变电站应急电源，确保系统长时间稳 定工作。初始状态下，开关S1，S2断开。正常工作时1#进电供应#1母线负 荷电源并对1#蓄电池组浮充电,2 #进电供应#2母线负荷电源并对2#蓄电池 组浮充电。当1#进电异常时，1#蓄电池首先不间断提供#1母线负荷电源， 同时燃料电池发电站迅速启动，合开关Sl,供应#1母线负荷电源并对1#蓄 电池组浮充电。当2#进电异常时，2#蓄电池首先不间断提供#2母线负荷电 源，同时合开关S2，燃料电池发电站供应#2母线负荷电源并对2#蓄电池组
浮充电。 一旦W进电、2#进电恢复正常后，则断开开关S1、 S2，停止燃料 电池发电站，以正常方式运行。燃料电池具有启动比较快(几秒)，比功率 大、效率高等特点，燃料电池发电站和蓄电池互补合作，确保了变电站在任 何情况下的应急电源的长时间可靠提供。同时，参考图4所示，我们的基于质子交换膜燃料电池的应急电源系统 已经将DC/AC、 DC/DC等设备包含在内，输出可直接带各种应急负荷。虽然通过实施例描绘了本实用新型，本领域普通技术人员知道，本实用 新型有许多变形和变化而不脱离本实用新型的精神，希望所附的权利要求包 括这些变形和变化而不脱离本实用新型的精神。
权利要求1. 一种质子交换膜燃料电池作为变电站应急电源系统，其特征在于其包括应急电源装置、燃料电池辅助控制系统及报警系统，燃料电池辅助控制系统与报警系统两输出端通过PC机相连，燃料电池辅助控制系统与报警系统的输入端与应急电源装置的输入端及输出端相连。
2、 如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池作为变电站应急电源系统， 其特征在于其还包括一可检测氢气泄漏的浓度传感器，传感器的数据输入 报警系统的输入端。
3、 如权利要求2所述的质子交换膜燃料电池作为变电站应急电源系统， 其特征在于其还包括有蓄电池组，应急电源装置与进电线间以开关相连。
4、 如权利要求3所述的质子交换膜燃料电池作为变电站应急电源系统， 其特征在于所述的蓄电池组为两组。
专利摘要本实用新型公开质子交换膜燃料电池作为变电站应急电源系统，包括应急电源装置、燃料电池辅助控制系统及报警系统，燃料电池辅助控制系统与报警系统两输出端通过PC机相连，燃料电池辅助控制系统与报警系统的输入端与应急电源装置的输入端及输出端相连；与习用相比，本实用新型可实现燃料电池发电站的自动化及安全操作的目的，可克服蓄电池不能长时间供电给变电站的缺陷，能保证变电站更加可靠地长时间运行。
文档编号H02J9/00GK201081844SQ200720120199
公开日2008年7月2日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者冷旭东, 林 金 申请人:深圳市泰昂电子技术有限公司