一种分布式新能源充电桩与加氢站的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种分布式新能源充电桩与加氢站，包括风力机、风力机配电柜、整流器、功率分配器、蓄电池、放电控制器、充电桩、逆变器、DC/DC变换器、光伏发电配电柜、光伏阵列、电解池、储氧罐、储氢罐、加氢端口、电解变换器、给水泵。风力机将风能转换为交流电能，光伏阵列将太阳能直接转换为直流电能。风力发电产生的交流电能经过整流器整流后与光伏阵列产生的直流电能经过DC/DC变换器耦合与功率分配器连接，功率分配器根据充电桩与蓄电池的状态，分配充电功率。在风力发电与太阳能光伏发电都不能满足电动汽车充电需求时，放电控制器控制蓄电池放电，给充电桩供电。本实用新型将风力发电和太阳能光伏发电进行耦合，实现分布式充电站。可满足用户任何时间段的充电。当电能出现剩余时，将剩余电能通过功率分配器分配至电解变换器，将剩余电能变换为符合电解池的电解电压和电流，进行电解水制氢，实现加氢站的功能。
【专利说明】
一种分布式新能源充电桩与加氢站
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种分布式新能源充电粧与加氢站，利用太阳能光伏发电与风力发电实现电动汽车充电，同时将剩余电力用于电解水制氢，可提供氢气，属于新能源技术领域。
【背景技术】
[0002]氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，人类对氢能应用自200年前就产生了兴趣，到20世纪70年代以来，世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能研究。
[0003]中国对氢能的研究与发展可以追溯到20世纪60年代初，中国科学家为发展本国的航天事业，对作为火箭燃料的液氢的生产、H2/02燃料电池的研制与开发进行了大量而有效的工作。将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发，则是从20世纪70年代开始的。现在，为进一步开发氢能，推动氢能利用的发展，氢能技术已被列入《科技发展〃十五〃计划和2015年远景规划(能源领域)》
[0004]虽然燃料电池发动机的关键技术基本已经被突破，但是还需要更进一步对燃料电池产业化技术进行改进、提升，使产业化技术成熟。这个阶段需要政府加大研发力度的投入，以保证中国在燃料电池发动机关键技术方面的水平和领先优势。这包括对掌握燃料电池关键技术的企业在资金、融资能力等方面予以支持。除此之外，国家还应加快对燃料电池关键原材料、零部件国产化、批量化生产的支持，不断整合燃料电池各方面优势，带动燃料电池产业链的延伸。同时政府还应给予相关的示范应用配套设施，并且支持对燃料电池相关产业链予以培育等，以加快燃料电池车示范运营相关的法规、标准的制定和加氢站等配套设施的建设，推动燃料电池汽车的载客示范运营。有政府的大力支持，氢能汽车一定能成为朝阳产业。然而目前的氢气的生产效率低下，成本高昂。
[0005]近几年，电动汽车产业飞速发展，但是电动汽车充电难，几乎是每个车主所面临的最难的问题。这也是制约电动汽车发展的重要因素。充电站与充电粧的建设受到政策、技术等多因素影响。其中，充电设备的高功率是制约发展的一个重要因素。太阳能与风力发电近年来得到飞速发展，然而这些电力很少并网，主要原因是这些电力不稳定。装机容量过高会影响电网的安全。如果将太阳能光伏发电与风力发电进行耦合，实现电动汽车充电供配电，一方面解决电动汽车的充电问题，另一方面解决太阳能与风力发电部稳定问题。本实用新型基于上述背景，实用新型一种太阳能光伏发电与风力发电技术联合供电，给电动汽车进行充电，在电力出现剩余的情况下，将剩余电能进行电解制氢，并建立加氢站。
【实用新型内容】
[0006]实用新型目的:针对上述现有存在的问题和不足，本实用新型一种分布式新能源充电粧与加氢站的目的是解决电动汽车充电难和新能源并网困难问题。
[0007]技术方案:一种分布式新能源充电粧与加氢站，包括风力机(I)、风力机配电柜
(2)、整流器(3)、功率分配器(4)、蓄电池(5)、放电控制器(6)、充电粧(7)、逆变器(8)、DC/DC变换器(9)、光伏发电配电柜(10)、光伏阵列(11)、电解池(12)、储氧罐(13)、储氢罐(14)、加氢端口(15)、电解变换器(16)、给水栗(17);系统有两种运行模式:
[0008]充电站模式:所述风力机(I)的电力输出与风力机配电柜(2)的输入连接，风力机配电柜(2)的输出与整流器(3)的输入连接，整流器(3)的输出与DC/DC变换器(9)的输出并联后与功率分配器(4)的输入连接，光伏阵列(I I)的电力输出与光伏发电配电柜(10)的输入连接，光伏发电配电柜(1 )的输出与DC/DC变换器(9 )的输入连接，功率分配器(4 )分三路输出，功率分配器(4)输出一与蓄电池(5)的充电端口连接，蓄电池(5)的放电端口与放电控制器(6)输入一连接，放电控制器(6)的输出与逆变器(8)的输入连接，功率分配器(4)输出二与逆变器(8 )的输入连接，逆变器(8 )的输出与充电粧(7 )的输入连接；
[0009]制氢模式:功率分配器(4)输出三与电解变换器(16)的输入一连接，电解变换器(16)的输入二与放电控制器(6)的输出二连接，电解变换器(16)的输出与电解池(12)电源输入连接，电解池(12 )氧气输出端口与储氧罐(13 )输入端口连接，电解池(12 )氢气输出端口与储氢罐(14)输入端口连接，储氢罐(14)的输出端口通过管道与加氢端口( 15)连接，电解池(12)的进水端口与给水栗(17 )输出连接。
[0010]—种分布式新能源充电粧与加氢站，其特征在于功率分配器(4)的功率分配优先顺序为:首先，优先给充电粧(7)配电，其次给蓄电池(5)供电，最后给电解池(12)供电。
[0011]一种分布式新能源充电粧与加氢站，其特征在于储氢罐(14)的储氢量低于5%时，放电控制器(6)控制蓄电池(5)放电，通过电解变换器(16)给电解池(12)供电。
[0012]所述风力机(I)将风能转换为电能，主要由叶片、风力发电机、传动结构等构成，产生的交流电能送至风力机配电柜(2)中。
[0013]所述风力机配电柜(2)用于电能的供配电，设计要求要达到防雨、防高温等技术要求。
[0014]所述整流器(3)用于将风力机(I)产生的交流电能转换为直流电能。
[0015]所述功率分配器(4)由控制电路和电磁阀构成，根据充电粧(7)的电能需求和蓄电池(5)的荷电状态，分配充电功率。
[0016]所述蓄电池(5)由铅酸蓄电池组构成，设计容量大于2辆电动汽车充电需求的功率。
[0017]所述放电控制器(6 )由单片机构成，用于控制蓄电池(5 )的放电。
[0018]所述充电粧(7)为交流充电粧，充电站中可设计多个充电粧，将电能给电动汽车充电。
[0019]所述逆变器(8)用于将电力发电和太阳能光伏发电得到的直流电能逆变为交流电能，以满足充电粧(7)的电能技术要求。
[0020]所述DC/DC变换器(9)用于将光伏发电的直流电能进行直流斩波变换，使得光伏发电输出的直流电能与整流器(3)的输出电能一致，以便电能耦合。
[0021]所述光伏发电配电柜(10)用于将光伏阵列(11)产生的电能进行串并联，并送至DC/DC变换器(9)的输入端。
[0022]所述光伏阵列(11)由多晶硅光伏电池构成，用于将太阳能直接转换为直流电能。
[0023]所述电解池(12)由质子交换膜电解池构成，工作温度低，电解电能来自于经过变换后的风力机(I)的风电和光伏阵列(11)的光伏发电。
[0024]所述储氧罐(13)用于储存电解池(12)产生的氧气。
[0025]所述储氢罐(14)用于储存电解池(12)产生的氢气。
[0026]所述加氢端口(15)用于用户加氢的设备。
[0027]所述电解变换器(16)将经过功率分配器(4)或者蓄电池(5)的电能变换为符合电解池(12)的电解电压和电流。
[0028]所述给水栗(17 )用于给电解池(12 )加水。
[0029]工作原理:风力机(I)将风能转换为交流电能，经过风力机配电柜(2)将交流电能送至整流器(3)，整流器(3)将交流电能整流为直流电能，光伏阵列(11)将太阳能转换为直流电能，经过光伏发电配电柜(1 )将直流电能送至DC/DC变换器(9 )将直流电能进行变换后与整流器(3)输出的直流电能耦合后送至功率分配器(4)，功率分配器(4)完成直流电能的功率分配，分别送至蓄电池(5)和充电粧(7)，当风力机(I)和光伏阵列(11)不能满足充电需求时，放电控制器(6)控制、蓄电池(5)放电，送至逆变器(8)就，给充电粧(7)供电。当风力机
(I)与光伏阵列(I I)产生的电能出现剩余时，将剩余电能通过电解变换器(16)将电能变换为电解电压和电流，送至电解池(12)，给水栗(17)将水栗入电解池(12)中，将水电解为氢气和氧气，分别储存于储氢罐(14)和储氧罐(13)，储氢罐(14)的输出连接加氢端口(15)，可实现燃料电池电动汽车的加氢或者其他设备的加氢。
[0030]有益效果，本实用新型具有以下优点:
[0031](I)本实用新型利用太阳能光伏发电和风力发电技术联合，实现在充电粧供电，无需从电网中获得电能。
[0032](2)本实用新型采用分布式光伏发电和分布式风力发电，可在任意地点建设充电站，可实施性强，并符合国家鼓励的政策。
[0033](3)本实用新型在高速公路实现新能源充电站，可为电动车车主解决充电难问题，本实用新型的实施，有助于推动电动汽车行业的发展。
[0034](4)本实用新型强剩余电能进行电解制氢，实现加氢站的建设，有助于推动氢能和燃料电池电动汽车行业的发展。
【附图说明】
[0035]图1为本实用新型结构不意图；
[0036]图中:1_风力机、2-风力机配电柜、3-整流器、4-功率分配器、5-蓄电池、6-放电控制器、7-充电粧、8-逆变器、9-DC/DC变换器、10-光伏发电配电柜、11-光伏阵列、12-电解池、13-储氧罐、14-储氢罐、15-加氢端口、16-电解变换器、17-给水栗。
[0037]【具体实施方式】:结合附图1进一步对本实用新型解释。
[0038]一种分布式新能源充电粧与加氢站，包括风力机(I)、风力机配电柜(2)、整流器(3)、功率分配器(4)、蓄电池(5)、放电控制器(6)、充电粧(7)、逆变器(8)、DC/DC变换器(9)、光伏发电配电柜(10)、光伏阵列(11)、电解池(12)、储氧罐(13)、储氢罐(14)、加氢端口
(15)、电解变换器(16)、给水栗(17);系统有两种运行模式:
[0039]充电站模式:所述风力机(I)的电力输出与风力机配电柜(2)的输入连接，风力机配电柜(2)的输出与整流器(3)的输入连接，整流器(3)的输出与DC/DC变换器(9)的输出并联后与功率分配器(4)的输入连接，光伏阵列(I I)的电力输出与光伏发电配电柜(10)的输入连接，光伏发电配电柜(1 )的输出与DC/DC变换器(9 )的输入连接，功率分配器(4 )分三路输出，功率分配器(4)输出一与蓄电池(5)的充电端口连接，蓄电池(5)的放电端口与放电控制器(6)输入一连接，放电控制器(6)的输出与逆变器(8)的输入连接，功率分配器(4)输出二与逆变器(8 )的输入连接，逆变器(8 )的输出与充电粧(7 )的输入连接；
[0040]制氢模式:功率分配器(4)输出三与电解变换器(16)的输入一连接，电解变换器
(16)的输入二与放电控制器(6)的输出二连接，电解变换器(16)的输出与电解池(12)电源输入连接，电解池(12 )氧气输出端口与储氧罐(13 )输入端口连接，电解池(12 )氢气输出端口与储氢罐(14)输入端口连接，储氢罐(14)的输出端口通过管道与加氢端口( 15)连接，电解池(12)的进水端口与给水栗(17 )输出连接。
[0041]一种分布式新能源充电粧与加氢站，其特征在于功率分配器(4)的功率分配优先顺序为:首先，优先给充电粧(7)配电，其次给蓄电池(5)供电，最后给电解池(12)供电。
[0042]一种分布式新能源充电粧与加氢站，其特征在于储氢罐(14)的储氢量低于5%时，放电控制器(6)控制蓄电池(5)放电，通过电解变换器(16)给电解池(12)供电。
[0043]以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
【主权项】
1.一种分布式新能源充电粧与加氢站，包括风力机(I)、风力机配电柜(2)、整流器(3)、功率分配器(4)、蓄电池(5)、放电控制器(6)、充电粧(7)、逆变器(8)、DC/DC变换器(9)、光伏发电配电柜(10)、光伏阵列(11)、电解池(12)、储氧罐(13)、储氢罐(14)、加氢端口(15)、电解变换器(16)、给水栗(17);系统有两种运行模式: 充电站模式:所述风力机(I)的电力输出与风力机配电柜(2)的输入连接，风力机配电柜(2 )的输出与整流器(3 )的输入连接，整流器(3 )的输出与DC/DC变换器(9 )的输出并联后与功率分配器(4)的输入连接，光伏阵列(11)的电力输出与光伏发电配电柜(10)的输入连接，光伏发电配电柜(10)的输出与DC/DC变换器(9)的输入连接，功率分配器(4)分三路输出，功率分配器(4)输出一与蓄电池(5)的充电端口连接，蓄电池(5)的放电端口与放电控制器(6)输入一连接，放电控制器(6)的输出与逆变器(8)的输入连接，功率分配器(4)输出二与逆变器(8 )的输入连接，逆变器(8 )的输出与充电粧(7 )的输入连接； 制氢模式:功率分配器(4)输出三与电解变换器(16 )的输入一连接，电解变换器(16)的输入二与放电控制器(6 )的输出二连接，电解变换器(16 )的输出与电解池(12 )电源输入连接，电解池(12)氧气输出端口与储氧罐(13)输入端口连接，电解池(12)氢气输出端口与储氢罐(14)输入端口连接，储氢罐(14)的输出端口通过管道与加氢端口( 15 )连接，电解池(12)的进水端口与给水栗(17)输出连接。2.根据权利要求1所述的一种分布式新能源充电粧与加氢站，其特征在于功率分配器(4)的功率分配优先顺序为:首先，优先给充电粧(7)配电，其次给蓄电池(5)供电，最后给电解池(12)供电。3.根据权利要求1所述的一种分布式新能源充电粧与加氢站，其特征在于储氢罐(14)的储氢量低于5%时，放电控制器(6)控制蓄电池(5)放电，通过电解变换器(16)给电解池(12)供电。
【文档编号】C25B1/04GK205509635SQ201620124023
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月17日
【发明人】陆玉正, 李俊娇, 董以旺
【申请人】陆玉正