[实用新型]一种现场制氢一体化燃料电池备用电源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及备用电源，尤其涉及一种现场制氢一体化燃料电池备用电源系统。

背景技术

燃料电池作为备用电源可以用在银行，医院，机场，商业楼宇等，替代目前大量应用的铅酸电池和柴油发电机，具有环保无污染，无噪音，轻便，便于维护等许多优点。

备用电源作为随着人们生活品质的不断提高，社会工业化生产的迅猛发展，现代社会和经济对电力的依赖已达到不可或缺的程度，电力已成为社会和经济运行的总开关，没有了电，一切便迅速陷入全面瘫痪。

在通信基站上，一旦电网停电，备用电源为保障通信正常起着不间断供电重要作用。

目前，好多重要的场合，如通信上，备用电源主要采用铅蓄电池和柴油发电机组相组合的方式进行，这种备用电源的现状同当前备用电源的需求之间的矛盾越来越大，主要表现在：a.铅蓄电池容量有限，备用时间一般不超过为10小时，根本满足不了重大应急险情需求。b.而且铅蓄电池存在重量大，寿命短(一般3-5年左右)，污染大，品质不均一，寿命难保证等缺点.c.为了延长发电备用时间，要配备大量的柴油发电油机车，一般是10-20个左右的基站配备一个发电油机车。大部分时间，油机车封存不用，经常不用对油机车不好，需要经常维护，日常维护比较频繁，工作量大。在遇到大面积停电或重大险情时，油机车根本不够用。

燃料电池作为一种节能环保的发电设备，体积小，重量轻，无噪音，价格便宜，维护低，可连续工作等特点非常适合用在备用电源领域。同铅酸电池和柴油发电机相比，具有零污染，环保，综合成本更低廉等特点。

燃料电池作为备用电源可以提供超长时间的备用电力，而增加成本低廉，这是燃料电池非常具有成本竞争力的优势所在。

燃料电池运行时需要氢气，燃料电池要长时间的连续运行必须在运行现场有储备的大量氢气。获得备用氢气的方式有很多种，譬如配送的方式，将氢气从制氢工厂配送到现场然后安装的方式。因为制氢工厂数量相对较少，尤其是比较分散的使用氢气的，在交通不是很便利的场合，这种方式变得很不经济，其商业操作难度比较大，很难找到合适的供应商。所以，该方案直接影响了氢备用电池的商业化进程。此外，氢气可以现场制备，储存的方式。现场制氢的方式比较多。譬如甲醇重整制氢，甲烷重整制氢。这种方式要得到比较纯度高的氢气系统复杂，而且产生氢气的启动时间比较长，系统复杂，对于像备用电源这种要快速供电响应的系统并不太适用。此外还有一种现场制氢的方式是电解水的方式，该方式需要耗费一定的电力。备用电池(铅酸电池)一般是作为辅助电力并联在供电系统中的，通常情况下，系统中存在市电的，所以备用电池不对负载提供电力。当市电断电时，并联在系统中的备用电池开始工作为用电设备提供电力。市电来时，市电通过AC/DC后，一方面提供备用电池(铅酸电池)充电电力，一方面给负载提供电力。

燃料电池的氢气来源如果采用现场电解制氢，这样将会消耗一定的电量。如果电解池配备不合理将会消耗过大的电力，因此我们还需对原有系统进一步配备AC/DC或总体动力配电功耗。这对于原有的整个系统的配电方案会改变比较大，投入更大，在有些电力供电能力已经有限制的场合该方案将难通过。系统功耗对于燃料电池供电系统可以大部分(甚至全部)替代铅酸电池，原有系统安装燃料电池供电系统后会降低原系统中的AC/DC开关电源功率。如果我们合理配置电解池，将电解池配备的不大于或接近原有整个系统中给铅酸电池充电的功率，整个系统配电将不再增加功耗，不用增加原有配电配置，不用增加原有电网负担，实现一种无缝式同原有场景的对接。虽然氢在制备发电的整个过程中能量转化效率比铅酸电池低，但是燃料电池作为一个备用电力系统，备用电力的运行时间比较短，因此氢的消耗比较少，大部分状态下，氢燃料电池不同于铅酸电池，不需要浮充电流，不需要待机能耗，总体来讲，在整个氢生产-储存-发电过程中，同长期需要浮充铅酸电池相比，一般情况下能耗并没有增加，也就是不会提高整个系统的能耗。但燃料电池作为一种可以长时间提供备用电力的发电系统，其备用能力是非常强的。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是为了提供一种成本低、具有产业化前景的现场制氢一体化燃料电池备用电源系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种现场制氢一体化燃料电池备用电源系统，其特征在于，包括电解池、氢气压缩机、储氢瓶、燃料电池和铅酸电池，所述的电解池连接与其产氢速度相匹配的氢气压缩机，该氢气压缩机依次连接储氢瓶和燃料电池，燃料电池与铅酸电池并联后连接负载和电解池。

所述的电解池的供电装置包括太阳能电池、风力发电装置、水力发电装置或市电。