一种基于氢能发电的供电装置的制作方法

本申请涉及供电设备技术领域，特别涉及一种基于氢能发电的供电装置。

背景技术：

氢能是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油、天然气可以直接开采，今下几乎完全依靠化石燃料制取得到，如果能回收利用工程废氢，每年大约可以回收大约1亿立方米，这个数字相当可观。

随着国民经济的快速发展，电力需求增长迅猛；为适应快速发展的经济需要，电力部门逐年加大发电侧的投资兴建发电厂，建设内容主要集中在火电、水电以及核电等大型发电厂上。

现有技术中，主要通过火电、水电以及核电来实行供电，对于氢能源的利用不是很全面，造成氢能源浪费。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种基于氢能发电的供电装置，以解决现有技术中氢能源浪费的问题。

根据本申请实施例提供的一种基于氢能发电的供电装置，包括：依次连接的氢储能罐体、内燃机、发电机、变压器和断路器；

所述供电装置还包括功率预测设备、可控硅整流器和氢燃料电池；

所述功率预测设备设置在所述发电机和变压器之间；

所述可控硅整流器设置在所述功率预测设备和变压器之间；

所述可控硅整流器与所述内燃机通过氢燃料电池连接。

可选的，所述供电装置还包括继电保护装置；

所述继电保护装置连接所述变压器的电流入口。

可选的，所述供电装置还包括缓冲罐；

所述缓冲罐设置在所述氢储能罐体和所述内燃机之间。

可选的，所述供电装置可孤立运行，也可接入交直流电网。

可选的，所述供电装置可设置在运输车上。

可选的，所述氢储能罐体的材料为q345r钢。

由以上技术方案可知，本申请提供的一种基于氢能发电的供电装置，包括：依次连接的氢储能罐体、内燃机、发电机、变压器和断路器；所述供电装置还包括功率预测设备、可控硅整流器和氢燃料电池；所述功率预测设备设置在所述发电机和变压器之间；所述可控硅整流器设置在所述功率预测设备和变压器之间；所述可控硅整流器与所述内燃机通过氢燃料电池连接。本申请中，通过有机液体催化脱氢为供电装置提供氢能源，解决了大量氢能源不能充分利用的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于氢能发电的供电装置的结构示意图。

图示说明：

其中，1-氢储能罐体，2-缓冲罐，3-内燃机，4-发电机，5-功率预测设备，6-继电保护装置，7-变压器，8-断路器，9-氢燃料电池，10-可控硅整流器。

具体实施方式

参照图1对本申请的实施方式进行说明，一种基于氢能发电的供电装置，包括：依次连接的氢储能罐体1、内燃机3、发电机4、变压器7和断路器8。

具体的，所述氢储能罐体1中内存放含苯环芳香烃有机液体，通过有机液体催化脱氢为供电装置提供氢能源。

所述氢储能罐体1的材质为根据gb150《压力容器》所用的钢材标准主要为碳素钢、低合金钢和高合金钢三大类。由于氢储能罐体1作为过程工业生产中重要的过程设备，虽然在实际生产过程中的安全运行与很多因素有关，但其中材料性能是最重要的因素之一，为了确保氢储能罐体1的使用安全，氢储能罐体1在制造技术要求上非常严格，其承压元件应采用压力容器专用钢板。这类钢板要求质地均匀，对硫，磷等有害元素的控制更加严格，且需要进行某些力学性能方面特殊项目的检验。

内燃机3，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。

广义上的内燃机3不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机，也包括旋转叶轮式的喷气式发动机。

优选地，所述内燃机3是指活塞式内燃机。

活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其汽缸内燃烧，释放出的热能使汽缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。

本申请中内燃机3将氢能源通过燃烧的方式，为发电机4传输能源。

发电机4是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将氢气燃烧产生的能量转化为机械能传给发电机4，再由发电机4转换为电能。

发电机4的工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。

发电机4通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。

变压器7是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。

本申请中，变压器7可根据实际需要将电压升高或者降低。

断路器8是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。

断路器8可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。

本申请中，含苯环芳香烃有机液体通过催化脱氢放出氢气，进入氢内燃机3燃烧，带动发电机4发电，经过变压器7、断路器8和输电线路供给负载用户。

具体的，功率预测设备5可预测用户用电负荷需求。

可控硅整流器10：是一种以晶闸管(电力电子功率器件)为基础，以智能数字控制电路为核心的交流变直流的可控整流电器。具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点。

可控硅整流器10是一种常用的电力半导体电子器件，具有控制开关数千瓦乃至兆瓦级电功率的能力.从结构上说，它是一种反向截止三极管型的闸流晶体管，由三个pn结(pn-pn四层)构成。器件的外引线有阴极、阳极、控制极三个电极，典型大电流可控硅整流器的示意剖面见图.器件的反向特性(阳极接负)和pn结二极管的反向特性相似；其正向特性，在一定范围内器件处于阻抗很高的关闭状态(正向阻断态，即伏安特性一象限中虚线下的实线部分)。当正向瞬间电压大于转折电压时，器件迅速转变到低电压大电流的通导状态。

氢燃料电池9是使用氢这种化学元素，制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。

氢燃料电池9具有以下三个优点：

无污染：燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式-最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放象cox、nox、sox气体和粉尘等污染物。燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等)，整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。

无噪声：燃料电池运行安静，噪声大约只有55db，相当于人们正常交谈的水平。这使得燃料电池适合于室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。

高效率：燃料电池的发电效率可以达到50％以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能(发电机)的中间变换。

所述功率预测设备5设置在所述发电机4和变压器7之间；

所述可控硅整流器10设置在所述功率预测设备5和变压器7之间；

所述可控硅整流器10与所述内燃机3通过氢燃料电池9连接。

当功率预测设备5预测到用户侧负荷较低，则对用户侧功率进行限制，多余电流对氢燃料电池9进行充电，可控硅整流器10阻断；当功率预测设备5预测到用户侧负荷较高，已经超过发电机4的发电功率，则触发一个信号到可控硅整流器10，导通氢燃料电池9与用户负载之间的电路，发电机4与可控硅整流器10同时对用户供电。

由以上技术方案可知，本申请提供的一种基于氢能发电的供电装置，包括：依次连接的氢储能罐体1、内燃机3、发电机4、变压器7和断路器8；所述供电装置还包括功率预测设备5、可控硅整流器10和氢燃料电池9；所述功率预测设备5设置在所述发电机4和变压器7之间；所述可控硅整流器10设置在所述功率预测设备5和变压器7之间；所述可控硅整流器10与所述内燃机3通过氢燃料电池9连接。本申请中，通过有机液体催化脱氢为供电装置提供氢能源，解决了大量氢能源不能充分利用的问题。

所述供电装置还包括继电保护装置6；

所述继电保护装置6连接所述变压器7的电流入口。

继电保护装置6当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器8发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。

继电保护装置6首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器8拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器8失灵保护来切除故障。上、下级电网(包括同级)继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。切断系统中的故障部分，而其它非故障部分仍然继续供电。

所述供电装置还包括缓冲罐2；

所述缓冲罐2设置在所述氢储能罐体1和所述内燃机3之间。

缓冲罐2主要用于各种系统中缓冲系统的压力波动，使系统工作更平稳，其原理是通过压缩罐内压缩空气来实现，结构有隔膜式缓冲罐和气囊式两种，前者由于罐体容易生锈已逐步淡出市场。缓冲罐被广泛应用于中央空调、锅炉、热水器、变频、恒压供水设备中，其缓冲系统压力波动，消除水锤起到稳压卸荷的作用，在系统内水压轻微变化时，缓冲罐气囊的自动膨胀收缩会对水压的变化有一定缓冲作用，能保证系统的水压稳定，水泵不会因压力的改变而频繁的开启。

本申请中，缓冲罐2可缓解氢储能罐体1中氢气的压力波动，提高本申请中供电装置的安全性。

含苯环芳香烃有机液体通过催化脱氢放出氢气，进入缓冲罐2，然后进入氢内燃机3燃烧，带动发电机4发电，经过变压器7、断路器8和输电线路供给负载用户。

目前，集中供电模式仍然是主流。特别是近年来特高压、交直流混合大电网的建设，使得电力能源能够以更长距离、更经济的方式输送。采用大电网集中供电的模式似乎得到了加强。然而，近年来随着分布式能源的发展以及电力体制改革、售电侧改革的推行，使得电力供应模式也在发生变化。

所述供电装置可孤立运行，也可接入交直流电网，使电力供应模式多元化，满足不同情况的供电需求。

为方便所述供电装置的使用，可将其设置在运输车上，此时，通过运输车可将所述供电装置移动到所需位置。

所述氢储能罐体1的材料为q345r钢。

氢储能罐体1专用钢板有：q245r，q345r，q370r，10mnmonbr，13mnnimor，15crmor等等。纯氢气腐蚀性很小，优选考虑q345r这种钢种，q345r是制造氢储能罐体1专用的低合金高强度钢板，具有良好的综合力学性能、焊接性能、工艺性能及低温冲击韧性，q345r钢板是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板，主要用于制造-20℃～400℃的中低压压力容器，多层高压容器及其承压结构件。

由以上技术方案可知，本申请提供的一种基于氢能发电的供电装置，包括：依次连接的氢储能罐体1、内燃机3、发电机4、变压器7和断路器8；所述供电装置还包括功率预测设备5、可控硅整流器10和氢燃料电池9；所述功率预测设备5设置在所述发电机4和变压器7之间；所述可控硅整流器10设置在所述功率预测设备5和变压器7之间；所述可控硅整流器10与所述内燃机3通过氢燃料电池9连接。本申请中，通过有机液体催化脱氢为供电装置提供氢能源，解决了大量氢能源不能充分利用的问题。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。