【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于氢燃料电池的黑启动电源系统，属于氢能源利用。
技术介绍
1、黑启动是指整个电力系统因故障停运后，不依赖外部电网的帮助，通过系统中具有自启动能力的机组的启动，带动其他无自启动能力的机组，逐步扩大系统的恢复范围，最终恢复整个系统的运行。常规的黑启动电源采用柴油发电机，配套设置储油罐等辅助设备，占地面积大、噪音大、响应速度慢、污染物排放量高。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于氢燃料电池的黑启动电源系统，基于天然气制氢模块、外供氢卸气增压模块、储氢模块、氢燃料电池发电模块、高压母线和低压母线，将氢气化学能转换为电能，代替柴油发电机作为黑启动电源，实现黑启动电源系统占地面积小、无污染、无噪声、效率高、响应快，有效克服了传统黑启动方案的缺陷。
2、为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
3、本专利技术提供了一种基于氢燃料电池的黑启动电源系统，包括：天然气制氢模块、外供氢卸气增压模块、储氢模块、氢燃料电池发电模块、高压母线和低压母线；所述高压母线和低压母线之间设置降压变压器；所述天然气制氢模块的供电端与低压母线连接，出气口与储氢模块连接；所述外供氢卸气增压模块的出气口与储氢模块连接；所述储氢模块的出气口与氢燃料电池发电模块连接，氢燃料电池发电模块输出端分别连接高压母线和低压母线；所述氢燃料电池发电模块输出端和高压母线之间设置升压变压器。
4、可选的，所述天然气制氢模块包括天然气调节柜、蒸
5、可选的，所述外供氢卸气增压模块为一体化撬装式卸气增压设备，包括卸气柜和第二氢气压缩机；所述卸气柜的一端与外供氢气管路连接，另一端与第二氢气压缩机的入口连接；所述第二氢气压缩机的出口与储氢模块连接。
6、可选的，所述氢燃料电池发电模块包括氢燃料电池堆组和逆变器；所述氢燃料电池堆组包括多个氢燃料电池；氢燃料电池的冷却水入口和冷却水出口，分别接入循环冷却水管道和循环冷却水回水管道；氢燃料电池的氢气进口与储氢模块的氢气出口连接，氢燃料电池的出口与逆变器连接，输出直流电经逆变器转换成交流电；所述逆变器与低压母线连接，用于输送交流电至低压母线；所述逆变器还与升压变压器连接，升压变压器与高压母线连接，用于输送交流电至高压母线。
7、可选的，所述氢燃料电池堆组的容量大于黑启动期间需要同时运行的黑启动负荷之和。
8、可选的，所述储氢模块为储氢罐。
9、可选的，所述天然气调节柜包括顺次相连的缓存单元、纯化单元和预热单元；所述缓存单元，用于厂内天然气的存储以及压力调节，输出预设压力的天然气；所述纯化单元，用于对预设压力的天然气，进行提纯得到去除杂质的天然气；所述预热单元，用于将去除杂质的天然气加热得到预设温度，得到预设温度的天然气。
10、可选的，所述制氢装置为一体化撬装式制氢设备，用于将预设温度的天然气与经过蒸汽减温减压器的蒸汽依次进行重整、co脱除和氢气提纯处理，得到符合氢燃料电池发电模块进气纯度的氢气。
11、可选的，所述卸气柜包括与外供氢气管路连接的进气管路、减压阀组、与第二氢气压缩机连接的出气管路，用于将外供氢气管路中的氢气安全输送至第二氢气压缩机。
12、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
13、本专利技术提出的基于氢燃料电池的黑启动电源系统，基于天然气制氢模块、外供氢卸气增压模块、储氢模块、氢燃料电池发电模块、高压母线和低压母线，将氢气化学能转换为电能，代替柴油发电机作为黑启动电源，实现黑启动电源系统占地面积小、无污染、无噪声、效率高、响应快，有效克服了传统黑启动方案的缺陷。
14、本专利技术结合燃机电厂已有天然气、水蒸汽等资源，通过设置撬装式的制氢装置，方便、高效的就地制取氢气，同时设置撬装式外供氢卸气增压模块作为备用氢源，实现氢气的储备。
15、本专利技术采用一体化撬装式的制氢装置和外供氢卸气增压模块，以及体积较小的燃料电池，实现黑启动电源系统占地面积减小。
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1.一种基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，包括：天然气制氢模块、外供氢卸气增压模块、储氢模块、氢燃料电池发电模块、高压母线和低压母线；所述高压母线和低压母线之间设置降压变压器；所述天然气制氢模块的供电端与低压母线连接，出气口与储氢模块连接；所述外供氢卸气增压模块的出气口与储氢模块连接；所述储氢模块的出气口与氢燃料电池发电模块连接，氢燃料电池发电模块输出端分别连接高压母线和低压母线；所述氢燃料电池发电模块输出端和高压母线之间设置升压变压器。
2.根据权利要求1所述的基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，所述天然气制氢模块包括天然气调节柜、蒸汽减温减压器、制氢装置和第一氢气压缩机；所述天然气调节柜的入口与厂内天然气管路连接，出口与制氢装置的天然气入口连接；所述蒸汽减温减压器的入口与厂内蒸汽管路连接，出口与制氢装置的蒸汽入口连接；所述制氢装置的出口与第一氢气压缩机连接，第一氢气压缩机的出口连接储氢模块。
3.根据权利要求1所述的基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，所述外供氢卸气增压模块为一体化撬装式卸气增压设备，包括卸气柜和第二氢气压缩机
4.根据权利要求1所述的基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，所述氢燃料电池发电模块包括氢燃料电池堆组和逆变器；所述氢燃料电池堆组包括多个氢燃料电池；氢燃料电池的冷却水入口和冷却水出口，分别接入循环冷却水管道和循环冷却水回水管道；氢燃料电池的氢气进口与储氢模块的氢气出口连接，氢燃料电池的出口与逆变器连接，输出直流电经逆变器转换成交流电；所述逆变器与低压母线连接，用于输送交流电至低压母线；所述逆变器还与升压变压器连接，升压变压器与高压母线连接，用于输送交流电至高压母线。
5.根据权利要求4所述的基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，所述氢燃料电池堆组的容量大于黑启动期间需要同时运行的黑启动负荷之和。
6.根据权利要求1所述的基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，所述储氢模块为储氢罐。
7.根据权利要求2所述的基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，所述天然气调节柜包括顺次相连的缓存单元、纯化单元和预热单元；所述缓存单元，用于厂内天然气的存储以及压力调节，输出预设压力的天然气；所述纯化单元，用于对预设压力的天然气，进行提纯得到去除杂质的天然气；所述预热单元，用于将去除杂质的天然气加热得到预设温度，得到预设温度的天然气。
8.根据权利要求7所述的基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，所述制氢装置为一体化撬装式制氢设备，用于将预设温度的天然气与经过蒸汽减温减压器的蒸汽依次进行重整、CO脱除和氢气提纯处理，得到符合氢燃料电池发电模块进气纯度的氢气。
9.根据权利要求3所述的基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，所述卸气柜包括与外供氢气管路连接的进气管路、减压阀组、与第二氢气压缩机连接的出气管路，用于将外供氢气管路中的氢气安全输送至第二氢气压缩机。
...【技术特征摘要】
1.一种基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，包括：天然气制氢模块、外供氢卸气增压模块、储氢模块、氢燃料电池发电模块、高压母线和低压母线；所述高压母线和低压母线之间设置降压变压器；所述天然气制氢模块的供电端与低压母线连接，出气口与储氢模块连接；所述外供氢卸气增压模块的出气口与储氢模块连接；所述储氢模块的出气口与氢燃料电池发电模块连接，氢燃料电池发电模块输出端分别连接高压母线和低压母线；所述氢燃料电池发电模块输出端和高压母线之间设置升压变压器。
2.根据权利要求1所述的基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，所述天然气制氢模块包括天然气调节柜、蒸汽减温减压器、制氢装置和第一氢气压缩机；所述天然气调节柜的入口与厂内天然气管路连接，出口与制氢装置的天然气入口连接；所述蒸汽减温减压器的入口与厂内蒸汽管路连接，出口与制氢装置的蒸汽入口连接；所述制氢装置的出口与第一氢气压缩机连接，第一氢气压缩机的出口连接储氢模块。
3.根据权利要求1所述的基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，所述外供氢卸气增压模块为一体化撬装式卸气增压设备，包括卸气柜和第二氢气压缩机；所述卸气柜的一端与外供氢气管路连接，另一端与第二氢气压缩机的入口连接；所述第二氢气压缩机的出口与储氢模块连接。
4.根据权利要求1所述的基于氢燃料电池的黑启动电源系统，其特征在于，所述氢燃料电池发电模块包括氢燃料电池堆组和逆变器；所述氢燃料电池堆组包括多个氢燃料电池；氢燃料电池的冷却水入口和冷却水出口，分别接入循环冷却水管道和循...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩倩倩，沙海伟，杨学才，蒋淡宁，许玮，龚国辉，周浩，董佳晨，
申请(专利权)人：中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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