[发明专利]一种水氢发电机供电的基站

摘要

本发明揭示了一种水氢发电机供电的基站，包括水氢发电机、基站本体；所述基站本体包括第二壳体、第三壳体、基站塔、基站天线、基站收发台、基站控制器、备用电池；水氢发电机包括甲醇水重整制氢设备、氢气发电设备；甲醇水重整制氢设备包括储存容器、原料输送装置、甲醇水输送管路、重整装置、分离装置、氢气输送管路、控制电路板。本发明提出的水氢发电机供电的基站，可利用甲醇水重整制氢发出的电能工作，可以在没有电网的地方为通讯基站供电，提高基站布置的便利性，减少对环境的污染。同时可以有效地利用自然能源发电，并能将多余电能以甲醇的方式存储，在供电高峰可以通过甲醇发电。本发明更有利于充分地利用能源，节能环保。

主权项

1.一种水氢发电机供电的基站，其特征在于，包括水氢发电机、基站本体；所述基站本体包括第二壳体、第三壳体、基站塔、基站天线、基站收发台、基站控制器、备用电池；基站塔上设置基站天线，基站收发台分别连接基站天线、基站控制器；所述水氢发电机通过线缆分别连接基站收发台、基站控制器、基站天线、备用电池；备用电池分别连接基站收发台、基站控制器、基站天线；所述基站收发台、基站控制器设置于第二壳体内，备用电池设置于第三壳体内；所述水氢发电机包括甲醇水重整制氢设备、氢气发电设备、甲醇制备设备、风能发电设备、太阳能发电设备、储电单元、充电控制单元、电解水制氢设备、主控单元、监测终端；所述主控单元分别连接甲醇水重整制氢设备、氢气发电设备、甲醇制备设备、风能发电设备、太阳能发电设备、储电单元、充电控制单元、电解水制氢设备、监测终端，控制甲醇水重整制氢设备、氢气发电设备、甲醇制备设备、风能发电设备、太阳能发电设备、充电控制单元、电解水制氢设备的工作，并向监测终端发送设备的相关信息；所述甲醇水重整制氢设备与氢气发电设备连接，氢气发电设备与甲醇制备设备连接；甲醇制备设备通过风能发电设备或/和太阳能发电设备发出的电能或/和储电单元的电能工作；所述风能发电设备、太阳能发电设备、氢气发电设备分别连接用电设备，能直接为用电设备供电；用电设备包括甲醇水重整制氢设备、氢气发电设备，以及本系统之外的需电设备；所述风能发电设备、太阳能发电设备、氢气发电设备分别连接充电控制单元，通过充电控制单元为储电单元充电；所述主控单元还用以获取用电设备的用电状态，从而获取实时用电需求数据；同时，主控单元获取风能发电设备、太阳能发电设备、氢气发电设备的实时发电量数据；所述主控单元根据实时用电需求数据、实时发电量数据做相应控制；当发电量数据大于用电需求数据时，控制充电控制单元将多余电能为储电单元充电；当发电量数据小于用电需求数据时，通过启动储电单元为用电设备供电；所述主控单元包括供电调度子单元，用以监测所述用电设备的用电功率，当氢气发电设备的额定输出功率大于用电设备的用电功率时，控制氢气发电设备单独为用电设备供电；当监测到用电功率增加且变化率大于设定阈值时，控制氢气发电设备及储电单元共同为用电设备供电；当氢气发电设备出现故障时，控制储电单元为用电设备供电；所述供电调度子单元还用以在判断氢气发电设备的额定输出功率大于所述用电设备的用电功率时，判断所述储电单元是否亏电，如亏电，则利用氢气发电设备额外输出的电能为储电单元充电；所述电解水制氢设备用以利用所述风能发电设备、太阳能发电设备制得的剩余电能，通过电解水制得氢气、氧气；制得的氢气输送至甲醇制备设备，以备制备甲醇；制得的氧气存储起来，在燃料电池系统需要时，输送至燃料电池系统；所述甲醇水重整制氢设备包括储存容器、原料输送装置、甲醇水输送管路、重整装置、分离装置、氢气输送管路、二氧化碳收集管路、余气排放管路、启动装置、控制电路板；所述控制电路板分别连接原料输送装置、重整装置、分离装置，控制各个装置工作；所述原料输送装置通过甲醇水输送管路分别连接储存容器及重整装置，所述原料输送装置将储存容器中的甲醇水原料输送至重整装置；所述重整装置连接分离装置，分离装置分别连接氢气输送管路、二氧化碳收集管路、余气排放管路；所述分离装置包括膜分离装置；所述甲醇水重整制氢设备还包括电能估算模块、氢气制备检测模块、电能存储模块；所述电能估算模块用以估算氢气发电设备实时发出的电能是否能满足重整、分离时需要消耗的电能；如果满足，则关闭快速启动装置；所述氢气制备检测模块用来检测制氢设备实时制备的氢气是否稳定；若制氢设备制备的氢气不稳定，则控制快速启动装置再次启动，并将得到的电能部分存储于电能存储模块，当电能不足以提供制氢设备的消耗时使用；所述氢气发电设备包括燃料电池系统、缓冲电源，燃料电池系统连接缓冲电源；所述缓冲电源为锂电池或超级电容；所述燃料电池系统包括：气体供给装置、电堆；所述气体供给装置利用压缩的气体作为动力，自动输送至电堆中；所述电堆包括若干子燃料电池模块，各个子燃料电池模块包括至少一个超级电容；所述燃料电池系统还包括空气进气管路、出气管路；所述压缩的气体主要为氧气；空气与氧气在混合容器混合后进入电堆；所述燃料电池系统还包括气体调节系统；所述气体调节系统包括阀门调节控制装置，以及氧气含量传感器或/和压缩气体压缩比传感器；所述氧气含量传感器用以感应混合容器中混合的空气与氧气中氧气的含量，并将感应到的数据发送至阀门调节控制装置；所述压缩气体压缩比传感器用以感应压缩氧气的压缩比，并将感应到的数据发送至阀门调节控制装置；所述阀门调节控制装置根据氧气含量传感器或/和压缩气体压缩比传感器的感应结果调节氧气输送阀门、空气输送阀门，控制压缩氧气、空气的输送比例；压缩氧气进入混合容器后产生的动力将混合气体推送至电堆反应；所述氢气发电设备还包括氢气输送监测模块、发电量监测模块、需电量监测模块、电量判断模块、电源切换模块、充电控制模块、多余电量输送模块；所述氢气输送监测模块用以监测所述甲醇水重整制氢设备输送的氢气量；所述发电量监测模块用以监测所述燃料电池系统利用所述甲醇水重整制氢设备输送的氢气实时制得的电量；所述需电量监测模块用以监测实时用电需求；所述电量判断模块用以将所述发电量监测模块与需电量监测模块获取的数据进行比对，判断实时制得的电量与实时用电需求的关系，并将比对结果反馈至电源切换模块、多余电量输送模块；所述电源切换模块用以在电量判断模块得到实时制得的电量小于实时用电需求时，控制缓冲电源为有用电需求的用电设备供电；所述多余电量输送模块用以在电量判断模块得到实时制得的电量大于实时用电需求时，将多余的电能为缓冲电源充电，或者/并且将部分电量输送至所述甲醇水重整制氢设备，为所述甲醇水重整制氢设备的需电装置提供电能；所述甲醇水重整制氢设备的需电装置包括为重整室加热的电加热器，以及控制电路板、各个传感器；所述燃料电池系统连接低温余热发电机组，低温余热发电机组利用燃料电池系统的热能、所述甲醇水重整制氢设备的余气温度及余气燃烧发电；所述低温余热发电机组连接发电机组开关控制单元，发电机组开关控制单元连接若干温度传感器，在各个温度传感器感应的数据满足设定要求时，控制低温余热发电机组打开；在各个温度传感器感应的数据满足设定要求时，控制低温余热发电机组关闭；所述氢气发电设备还包括控制参数记录模块、历史数据库、历史数据获取模块、实时控制参数获取模块、数据比对模块、自适应模块；所述控制参数记录模块用以将控制参数记录至历史数据库中，控制参数包括工作中的用电设备标识、各工作中的用电设备在设定周期内的平均功率、环境参数数据、发电量数据、氢气供应量、甲醇水原料输送量；所述历史数据库用以存储控制参数的历史数据；所述历史数据获取模块用以从历史数据库中获取历史控制参数；所述实时控制参数获取模块用以获取实时的控制参数；所述数据比对模块用以将实时控制参数获取模块获取的实时控制参数与历史数据获取模块获取的历史控制参数进行比对，着重比对工作中的用电设备标识、各工作中的用电设备在设定周期内的平均功率、环境参数数据；获取与实时控制参数相似度最高的历史控制参数；所述自适应模块用以根据所述数据比对模块获取的相似度最高的历史控制参数储备甲醇水原料，并以此作为初始开机状态下制氢量的参考；所述甲醇水重整制氢设备还包括：甲醇水收集装置、甲醇浓度传感器、浓度调配装置、高浓度甲醇水容器；所述燃料电池系统包括水收集装置、第一换热装置、空气压缩装置；所述甲醇制备设备包括二氧化碳输送接口、氢气输送接口，二氧化碳输送接口连接所述甲醇水重整制氢设备的二氧化碳收集管路，氢气输送接口连接所述甲醇水重整制氢设备的氢气输送管路；所述甲醇水重整制氢设备将制得的氢气中部分输送至燃料电池系统，部分通过燃烧维持甲醇水重整制氢设备的运行；将收集的二氧化碳输送至甲醇制备设备，排放的余气通过燃烧用于维持甲醇水重整制氢设备的运行；所述燃料电池系统将部分生成的电能输送至甲醇水重整制氢设备、甲醇制备设备，燃料电池系统收集的水输送至甲醇水重整制氢设备；燃料电池系统排放的热量通过第一换热装置，为甲醇水重整制氢设备的甲醇水原料预热；所述甲醇制备设备制得甲醇水溶液，输送至甲醇水重整制氢设备；所述甲醇水收集装置连接甲醇制备设备，用以收集甲醇制备设备制得的甲醇水溶液；所述甲醇浓度传感器设置于甲醇水收集装置内，用以感应甲醇水溶液中的甲醇浓度；所述浓度调配装置包括调配容器、第一调配阀体、第二调配阀体、第三调配阀体、搅拌机构、调配控制单元，第一调配阀体、第二调配阀体分别设有阀体控制机构；所述甲醇水收集装置、水收集装置、高浓度甲醇水容器分别通过各自的管路及输送泵连接调配容器，搅拌机构设置于调配容器中；所述甲醇水收集装置设置第一调配阀体，水收集装置设置第二调配阀体，高浓度甲醇水容器设置第三调配阀体；调配控制单元根据甲醇浓度传感器感应的数据计算甲醇水溶液或/和水或/和高浓度甲醇水溶液的配比，控制甲醇水收集装置、水收集装置、高浓度甲醇水容器对应调配阀体的开关，使得在调配容器中调配的甲醇水溶液中，甲醇浓度达到设定值；所述基站还包括主储存容器，主储存容器包括第一液位识别单元、阀门、输送泵体、连接管路；第一液位识别单元用以识别主储存容器的液位，连接管路设有阀门及输送泵体；所述储存容器设有第二液位识别机构，用以识别储存容器的液位；在储存容器内的液位低于设定值时，输送泵体从主储存容器向储存容器输送甲醇水原料；所述水氢发电机还包括语音数据库、语音识别模块、语音命令执行模块、语音自学习模块、语音数据库更新模块；所述语音数据库用以存储语音数据，以及各语音数据对应的执行命令；所述语音识别模块用以将获取的语音数据与所述语音数据库中的语音数据进行比对，若语音数据库中存在符合的语音数据，将比对结果反馈至语音命令执行模块；所述语音命令执行模块用以根据语音识别模块的识别结果执行对应的命令；所述语音自学习模块用以根据用户的语音发声习惯为其设定特定的语音比对数据；语音比对数据通过语音自学习模块根据用户的发音习惯自学习得到；所述语音数据库更新模块用以将所述语音自学习模块为设定用户设定的特定语音比对数据更新至语音数据库中，使得语音数据库中设定用户具有特定的语音比对数据库；具体地，所述语音自学习模块用以获取用户的第一语音数据，判断该第一语音数据是否有记录，若无记录，初始化其语音值序列；若有记录，则获取该第一语音数据的语音值序列；语音值序列中记录至少一个数据，该数据代表某语音数据与另一语音数据的语音值，该语音值达到设定阈值时，表示某语音数据与另一语音数据相近似，认为两者对应同一语音命令；若语音识别模块未能在语音数据库中找到对应的语音数据，或者被用户反馈语音识别模块识别错误；若用户在设定时间内发出第二语音数据被语音识别模块识别成功，或者用户通过其他途径发送控制命令、该控制命令对应的语音数据为第二语音数据；则将第一语音数据对应第二语音数据的语音值增加设定值，而后，判断该语音值是否达到设定阈值；若达到设定阈值，则该用户对应的语音比对数据库中，将第一语音数据增加至第二语音数据对应的控制命令所对应的语音数据，且第一语音数据的比对优先级大于第二语音数据，在后续比对过程中被优先比对；所述水氢发电机还包括手势数据库、手势识别模块、手势命令执行模块、手势自学习模块、手势数据库更新模块；所述手势数据库用以存储手势数据，以及各手势数据对应的执行命令；所述手势识别模块用以将获取的手势数据与所述手势数据库中的手势数据进行比对，若手势数据库中存在符合的手势数据，将比对结果反馈至手势命令执行模块；所述手势命令执行模块用以根据手势识别模块的识别结果执行对应的命令；所述手势自学习模块用以根据用户的手势习惯为其设定特定的手势比对数据；手势比对数据通过手势自学习模块根据用户的手势习惯自学习得到；所述手势数据库更新模块用以将所述手势自学习模块为设定用户设定的特定手势比对数据更新至手势数据库中，使得手势数据库中设定用户具有特定的手势比对数据库；具体地，所述手势自学习模块用以获取用户的第一手势数据，判断该第一手势数据是否有记录，若无记录，初始化其手势值序列；若有记录，则获取该第一手势数据的手势值序列；手势值序列中记录至少一个数据，该数据代表某手势数据与另一手势数据的手势值，该手势值达到设定阈值时，表示某手势数据与另一手势数据相近似，认为两者对应同一手势命令；若手势识别模块未能在手势数据库中找到对应的手势数据，或者被用户反馈手势识别模块识别错误；若用户在设定时间内发出第二手势数据被手势识别模块识别成功，或者用户通过其他途径发送控制命令、该控制命令对应的手势数据为第二手势数据；则将第一手势数据对应第二手势数据的手势值增加设定值，而后，判断该手势值是否达到设定阈值；若达到设定阈值，则该用户对应的手势比对数据库中，将第一手势数据增加至第二手势数据对应的控制命令所对应的手势数据，且第一手势数据的比对优先级大于第二手势数据，在后续比对过程中被优先比对；所述水氢发电机还包括用电量预测模块、氢气缓冲存储容器；所述用电量预测模块用以根据历史数据或/和不同用户的用电习惯预测设定时间内的用电量；所述用电量预测模块包括用电历史数据库、用户生活习惯数据库、用户位置信息获取单元、用户识别单元、用户习惯分析单元、用电设备习惯分析单元、用电量预测单元；所述用电历史数据库用以存储设定时间内各个用电设备的用电情况，记录各个用电设备由哪个用户打开、由哪个或哪些用户使用、由哪个用户关闭；用户打开/关闭用电设备设定时间内的用户生活习惯数据、用户实时位置信息；所述用户生活习惯数据库用以记录用户随时携带的便携电子终端存储的用户生活习惯数据；所述便携电子终端包括主控制芯片、肌电传感器、无线通讯模块，主控制芯片分别连接肌电传感器、无线通讯模块；肌电传感器记录用户的实时肌电数据；所述用户位置信息获取单元用以获取用户的实时位置信息；各个用电设备均设置用户识别单元，所述用户识别单元用以在打开用电设备时、关闭用电设备时识别打开、关闭该用电设备的用户，同时每隔设定时间识别用电设备由哪个或哪些用户使用；所述用户识别单元为人脸识别设备；所述用户习惯分析单元用以根据用电历史数据库记录的各个用户对各用电设备的用电情况，结合用户生活习惯数据库记录的用户生活习惯数据，从中得出各个用电设备开启及关闭的规律；所述用户习惯分析单元根据用电历史数据库，判断设定用户每次打开第一用电设备后是否都在设定时间内会打开第二用电设备，或者打开第二用电设备的几率超过设定阈值；若是，则将设定数据发送至用电量预测单元；所述用电量预测单元在用户识别单元识别到该用户打开第一用电设备时，判断在设定时间内第二用电设备预计会被打开；所述用户习惯分析单元用以判断各用电设备的使用情况与用户肌电数据变化规律是否满足设定阈值，若满足，则将各用电设备的使用情况与用户肌电数据变化规律关联；若出现相同的用户肌电数据变化规律作为该用电设备使用的提前预测，并发送至用电量预测单元；所述用电量预测单元在识别到肌电传感器感应的用户肌电数据存在对应变化规律时，预测对应用电设备在设定时间的使用情况；所述用电设备习惯分析单元用以根据用电历史数据库记录的各个用电设备的用电情况，获取其中用电设备开关的关联信息，从中得出各个用电设备开启及关闭的规律；用电设备习惯分析单元根据用电历史数据库，判断某一时间区间，各个用电设备否被打开；若是，则将设定数据发送至用电量预测单元；所述用电量预测单元在该时间区间到来前做提前储氢准备；所述用电量预测单元用以根据用电历史数据库、用户生活习惯数据库、便携电子终端、用户位置信息获取单元、用户识别单元、用户习惯分析单元、用电设备习惯分析单元的数据预测设定时间内的用电量情况，若预测设定时间内有超过设定阈值的电能需要消耗时，控制甲醇水重整制氢设备提高制氢量，并将部分氢气存储于氢气缓冲存储容器中作为用电缓冲；所述用电量预测单元还设有用电设备选择面板，用以供用户选择设定时间内将要打开的用电设备；接收用户反馈的信息后，根据用户的选择做预测判断；所述氢气缓冲存储容器用以存储甲醇水重整制氢设备生成的部分氢气，为后续氢气发电设备发电做准备；所述氢气缓冲存储容器内设有氢气压力传感器，用以感应氢气缓冲存储容器内的气压；所述甲醇水重整制氢设备包括氢气输送泵体、氢气输送控制器，氢气输送控制器根据所述氢气压力传感器感应的实时气压数据控制氢气输送泵体的输送功率；输送功率随着氢气缓冲存储容器内气压的增加而增加，随着氢气缓冲存储容器内气压的降低而降低；所述氢气缓冲存储容器设有容积调节机构，用以调节氢气缓冲存储容器的容积，根据氢气缓冲存储容器内的压强大小作调节；若氢气缓冲存储容器内的压强超过/低于设定压强，容积调节机构通过调节侧壁的位置增加/减少氢气缓冲存储容器的容积；所述基站收发台、基站控制器分别设有温度传感器、水冷散热装置，水冷散热装置包括设置于基站收发台、基站控制器内的散热管路；散热管路连接储存容器，散热管路设有阀门，阀门连接阀门控制器；阀门控制器连接基站收发台、基站控制器设置的温度传感器，根据对应温度传感器感应的温度信息控制对应阀门的开关；所述基站收发台、基站控制器、水氢发电机将各自的信息发送至同一控制中心，共享信息，统一控制。