基于燃料电池的加气加氢充换电站系统技术方案

本实用新型专利技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统涉及一种天然气掺氢电站系统。其目的是为了提供一种能够解决新能源产业基础设施及土地不足问题的基于燃料电池的加气加氢充换电站系统。本实用新型专利技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统包括供电模块、温度调整模块和供气设备，供电模块包括屋顶光伏发电设备、天然气燃料电池和氢气燃料电池，屋顶光伏发电设备和天然气燃料电池连接电池组，氢气燃料电池连接电池组和充电桩；温度调整模块包括能够制冷和制热的溴化锂制冷机，溴化锂制冷机连接天然气燃料电池，氢气燃料电池发电产生的热能能够进行制热；供气设备包括加气机和加氢机。供气设备包括加气机和加氢机。供气设备包括加气机和加氢机。

Fuel cell based gas filling and hydrogenation charging and replacement power station system

【技术实现步骤摘要】
基于燃料电池的加气加氢充换电站系统


[0001]本技术涉及天然气掺氢
，特别是涉及一种基于燃料电池的加气加氢充换电站系统。

技术介绍

[0002]目前，为了推动经济社会发展全面低碳转型，早日实现碳中和，新能源得到了广泛的应用。新能源汽车的应用以及利用氢能和太阳能作为供给能源均能够有效地降低二氧化碳排放，达到降低碳排放的目的。
[0003]新能源汽车主要包括混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车及生物能源汽车四大类。其中，燃料电池技术具有绿色环保、低噪音、发电效率高、可用燃料范围广等优点，可作为新能源供能站的电力转化的关键设备，未来发展空间巨大。提高燃料电池技术、建设燃料电池汽车配套的基础设施对燃料电池汽车的发展具有重要的意义。目前，我国新能源产业的主要发展瓶颈是产业基础设施不完善、技术水平落后、市内供给站土地稀缺等问题。通过兴建加氢站、加气站、燃料电池充电站及合建站等基础设施可以促进我国新能源汽车产业的发展。

技术实现思路

[0004]为了解决新能源产业基础设施及土地不足的问题，本专利提出一种基于燃料电池的加气加氢充换电站系统。
[0005]本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统，包括供电模块、温度调整模块和供气设备，
[0006]供电模块包括屋顶光伏发电设备、天然气燃料电池和氢气燃料电池，屋顶光伏发电设备和天然气燃料电池连接电池组，氢气燃料电池连接电池组和充电桩；
[0007]温度调整模块包括能够制冷和制热的溴化锂制冷机，溴化锂制冷机连接天然气燃料电池，以天然气燃料电池发电产生的热能为动力源，氢气燃料电池发电产生的热能能够进行制热；
[0008]供气设备包括加气机和加氢机，加气机、天然气压缩机和天然气管道依次连接，加氢机、氢气压缩机、氢气提纯设备、重整制氢设备和天然气管道依次连接。
[0009]本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统，其中所述天然气燃料电池为固体氧化物燃料电池。
[0010]本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统，其中所述氢气燃料电池为质子交换膜氢燃料电池。
[0011]本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统，其中所述氢气提纯设备连接缓冲罐，缓冲罐与氢气燃料电池连接，为氢气燃料电池提供氢气。
[0012]本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统，其中所述氢气燃料电池连接储水罐，储水罐连接天然气燃料电池和重整制氢设备。
[0013]本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统，其中所述储水罐还连接有外部自来水源。
[0014]本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统，其中所述天然气压缩机与加气机之间连接的管路上还连接有天然气储罐。
[0015]本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统，其中所述氢气压缩机与加氢机连接的管路上还连接有高压氢储罐。
[0016]本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统与现有技术不同之处在于，本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统是集合加气站、加氢站、充换电站四种供给站功能的先进系统流程，其主要设备包括天然气重整制氢设备、固体氧化物燃料电池和质子交换膜氢燃料电池，安装在天然气进气管道与加氢机、充电桩及换电仓之间。本系统通过将天然气及天然气重整制氢作为能源，一部分作为气源直接向加气加氢汽车供气，一部分利用固体氧化物燃料电池和质子交换膜氢燃料电池转化为电能与屋顶光伏设备为电池组、充电桩及站内其他设备进行供电，解决了新能源产业基础设施及土地不足的问题，实现了能源的高效利用，降低了碳排放。
[0017]下面结合附图对本技术的基于燃料电池的加气加氢充换电站系统作进一步说明。
附图说明
[0018]图1为本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统的系统流程图；
具体实施方式
[0019]以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
[0020]如图1所示，本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统包括供电模块、温度调整模块和供气设备。天然气供气管道一方面连接供气设备提供天然气和氢气，另一方面连接供电模块为电池组供电。温度调整模块利用供电模块在供电过程中产生的能量进行温度的调整。
[0021]供电模块包括屋顶光伏发电设备、天然气燃料电池和氢气燃料电池。屋顶光伏发电设备直接连接电池组，为电池组及换电仓供电。
[0022]天然气燃料电池一端连接天然气的管道，另一端连接电池组。天然气燃料电池能够将天然气作为燃料在高温下直接将化学能转化成电能。本实施例中，天然气燃料电池选用固体氧化物燃料电池，如图1中SOFC。固体氧化物燃料电池运行过程比较稳定且无法随时启停，因此可以作为换电仓电池组的供电来源。
[0023]天然气管道依次连接重整制氢设备、氢气提纯设备、缓冲罐和氢气燃料电池。管道中的一部分天然气通过重整制氢和氢气提纯后获得氢气，提纯后的氢气通过缓冲罐后作为氢气燃料电池的氢气源。氢气燃料电池连接充电桩和电池组，为电池组以及充电桩提供电能。本实施例中，氢气燃料电池选用质子交换膜氢燃料电池，如图1中PEMFC。质子交换膜氢燃料电池运行时可以随时启停，因此可以作为充电桩的供电来源。
[0024]重整制氢设备和天然气燃料电池连接储水罐，储水罐连接外部自来水和氢气燃料电池。重整制氢和天然气燃料电池发电过程中需要的水由外部连接的自来水以及氢气燃料
电池反应获得，水贮存在储水罐中。
[0025]温度调整模块包括溴化锂制冷机，溴化锂制冷机连接天然气燃料电池，以天然气燃料电池发电产生的热能为动力源。当溴化锂制冷机制冷时，可以为合建站提供冷气。同时溴化锂制冷机制冷时也会产生热量，这部分热量可以经换热器为天然气进行加热或者作为暖气使用。另一方面，氢气燃料电池发电过程也会产生热量，可为站内供暖提供热能，保障站内供暖系统正常运行。
[0026]供气设备包括加气机和加氢机。天然气管道依次连接天然气压缩机和加气机，管道中的一部分天然气输送至天然气压缩机进行加压，加压后送往加气机，多余的天然气储存在天然气储罐中。天然气管道中的另一部分制得氢气后除了作为氢气燃料电池的氢气源，还可以经第一级氢气压缩机压缩后由氢气长管拖车向外界输送或储存至低压氢储罐来为氢气燃料电池提供燃料。一级压缩后的氢气还可以与外供氢混合后进行二级压缩。二级压缩后的气体储存至高压氢储罐，为加氢设备提供氢气，也可以送往加氢机中。
[0027]本技术基于燃料电池的加气加氢充换电站系统是集合加气站、加氢站、充换电站四种供给站功能的先进系统流程，其主要设备包括天然气重整制氢设备、固体氧化物燃料电池和质子交换膜氢燃料电池，安装在天然气进气管道与加氢机、充电桩及换电仓之间。本系统通过将天然气及天然气重整制氢作为能源，一部分作为气源直接向加气加氢汽车供气，一部分利用固体氧化物燃料电池和质子交换膜氢燃料电池转化为电能与屋顶光伏设备为电池组、充电桩及站内其他设备进行供电，解决了新能源产业基础设施及土地不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于燃料电池的加气加氢充换电站系统，其特征在于：包括供电模块、温度调整模块和供气设备，供电模块包括屋顶光伏发电设备、天然气燃料电池和氢气燃料电池，屋顶光伏发电设备和天然气燃料电池连接电池组，氢气燃料电池连接电池组和充电桩；温度调整模块包括能够制冷和制热的溴化锂制冷机，溴化锂制冷机连接天然气燃料电池，以天然气燃料电池发电产生的热能为动力源，氢气燃料电池发电产生的热能能够进行制热；供气设备包括加气机和加氢机，加气机、天然气压缩机和天然气管道依次连接，加氢机、氢气压缩机、氢气提纯设备、重整制氢设备和天然气管道依次连接。2.根据权利要求1所述的基于燃料电池的加气加氢充换电站系统，其特征在于：所述天然气燃料电池为固体氧化物燃料电池。3.根据权利要求1所述的基于燃料电池的加气加氢充换电站系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪建，张晓瑞，张建全，吴荣，向勇，张晓松，孙明烨，
申请(专利权)人：北京市煤气热力工程设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：