【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利工程供电，具体涉及一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统。
技术介绍
1、氢能作为一种新兴的清洁能源，凭借其环境友好、高能效、可再生性强、多样化应用场景和成本下降潜力等多重优势，正逐渐成为全球能源转型和可持续发展的重要支柱，使其在能源转型和绿色发展方面展现出巨大的潜力。
2、氢燃料电池是一种直接将氢和氧的化学能转化为电能的发电装置。其基本原理是电解水的反向反应，分别向阳极和阴极提供氢气和氧气。当氢通过阳极向外扩散并与电解液反应后，电子被释放，通过外部负载到达阴极。燃料电池不会污染环境，它是通过电化学反应，而不是使用燃烧(如汽油、柴油)。燃料电池只能产生水和热，没有有害物质排放，且人工维护成本低，具有较强的温度适应能力。
3、在水利工程领域，对用电要求较高，突发性断电会对人民的人身安全、财产造成损失，因此水利工程领域通常会配有备用电源。目前市场移动电源车系统的动力来源主要是柴油发电机，而柴油发电机的燃料为柴油，并配备储油油箱。从能源节能及环保方面来说，与国家的绿色、低碳战略相违背；并且一般发动机组在工作时的噪音在110db左右。市场中电源车系统为了降噪，从而进行增加消声器、抗声器、车箱侧板增加吸音棉或者车箱门窗增加密封条等措施，工作结构复杂；且现有柴油发电机系统的工作效率相对较低，电能能耗较大；最后，现有移动柴油发电机的操作控制系统大部分采用机械式或者电器开关式来操作对应功能，对于系统中的工作技术参数无法或者不方便进行实时掌控。
4、基于上述存在的问题，水利项目上亟需一款针对中
技术实现思路
1、本专利技术主要目的在于提供一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，以克服现有技术中存在的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采取了如下技术方案：
3、一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，包括电源单元、控制单元、供电单元和公共通讯、电源接口模块，所述电源单元包括氢燃料电池模块、锂电池储能模块和冷却模块，所述控制单元包括自动控制模块、通讯接口模块和人机交互显示屏，所述供电单元包括功率转换模块和电源接口模块，所述公共通讯、电源接口模块包括公共通讯接口和公共电源接口。
4、进一步的，所述氢燃料电池模块、锂电池储能模块、冷却模块、自动控制模块、通讯接口模块、功率转换模块和电源接口模块均集成于一个外壳的内部，所述冷却模块用于对所述氢燃料电池模块降温以及对所述外壳的内部空间降温，以保障该空间中的温度控制在一个恒定的温度上。
5、进一步的，所述氢燃料电池模块通过氢能与氧气进行电化学反应从而产生电能，所述锂电池储能模块用于作为所述氢燃料电池的启动电源使用，以及为冲击负载提供初始的启动功率，所述氢燃料电池模块正常工作后将电能传输至所述功率转换模块，当所述功率转换模块判定供电稳定后为所述锂电池储能模块进行充电。
6、进一步的，所述自动控制模块接收所述人机交互显示屏的输入指令，将指令转换为电源控制信号和电机的启动信号；其中，电源控制信号经过所述自动控制模块与所述功率转换模块进行连接，由所述功率转换模块进行计算，确定需要启动的电流及功率信息，控制信号发出后，所述锂电池储能模块作为启动电源通过功率转换模块为所述氢燃料电池模块供电，辅助所述氢燃料电池模块启动，同时所述锂电池储能模块处于供电待机状态。
7、进一步的，所述通讯接口模块一端与所述自动控制模块电连接，另一端与所述公共通讯、电源接口模块电连接，起信号控制的作用；所述通讯接口模块发布通讯指令，信号经过所述公共通讯、电源接口模块与水闸内的自动控制系统进行通讯，所述自动控制系统控制闸门的开启或关闭，所述通讯接口模板发布供电指令，信号经过所述自动控制模块输送至所述功率转换模块，所述功率转换模块通过电源接口模块以及公共通讯、电源接口模块为电机进行供电。
8、进一步的，所述人机交互显示屏与所述通讯接口模块电连接，通过所述人机交互显示屏上的操作，可同步实现电机的供电控制与自动控制系统对闸门的启闭控制。
9、进一步的，所述人机交互显示屏内设有环境检测模块，所述环境检测模块用于检测整个系统的温度、湿度及运行情况。
10、进一步的，所述功率转换模块用于接收启动或停止供电的指令信息、用于切换所述氢燃料电池模块与所述锂电池储能模块、用于将所述氢燃料电池模块的电能对所述锂电池储能模块充电以及用于将所述氢燃料电池模块的电能转换为不同规格的电流电压。
11、进一步的，所述功率转换模块与所述电源接口模块电连接，所述功率转换模块包括dc/ac模块和dc/dc模块，所述dc/ac模块的输入端分别与所述氢燃料电池模块和所述锂电池储能模块电连接，所述dc/ac模块的输出端与所述电源接口模块电连接，从而输出交流电，所述dc/dc模块的输入端分别与所述氢燃料电池模块和锂电池储能模块电连接，所述dc/dc模块的输出端与所述电源接口模块电连接，从而输出直流电；
12、所述电源接口模块与公共通讯、电源接口模块电连接，所述电源接口模块包括dc/ac接口和dc/dc接口，所述dc/ac接口的输出端与所述公共通讯、电源接口模块连接，从而输出交流电，所述dc/dc接口的输出端与所述公共通讯、电源接口模块连接，从而输出直流电；
13、所述氢燃料电池模块启动后，待达到其额定输出功率时，所述功率转换模块切断所述锂电池储能模块输出，由所述氢燃料电池模块为负载供电，同时所述氢燃料电池模块通过所述功率转换模块为所述锂电池储能模块反向充电，所述功率转换模块采集各系统内各设备的温度、湿度、电流、电压数据，数据采集后，反馈到所述自动控制模块，为启动所述冷却模块做准备。
14、进一步的，所述公共通讯、电源接口模块为标准的供电、通讯的一体化接口，可实现供电通讯一体化控制，该接口的数据电流电压均由所述自动控制模块以及所述功率转换模块决定；该接口适用于小型闸站的快速连接，水闸内的所述自动控制系统接收来自所述公共通讯、电源接口模块的电能与指令后，实现闸门的上升、下降、停止操作下。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
16、本专利技术的氢燃料电池供电系统可提供给水利工程中的中小型水闸交流电源，对于系统中的工作技术参数可以方便的进行实时掌控，通过控制单元可以进行通讯指令与供电指令的发布，再经过公共通讯、电源接口模块的传输，控制电机工作实现闸门的开启或关闭，控制单元通过功率转换模块进行管理，从而实现正向、逆向以及变压的功能，公共通讯、电源接口模块为标准的供电、通讯的一体化接口，可实现供电通讯一体化控制，实现快速连接和自动跳转，具有防雷防电以及自动断电的能力。
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1.一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，包括电源单元、控制单元、供电单元和公共通讯、电源接口模块，所述电源单元包括氢燃料电池模块、锂电池储能模块和冷却模块，所述控制单元包括自动控制模块、通讯接口模块和人机交互显示屏，所述供电单元包括功率转换模块和电源接口模块，所述公共通讯、电源接口模块包括公共通讯接口和公共电源接口。
2.如权利要求1所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述氢燃料电池模块、锂电池储能模块、冷却模块、自动控制模块、通讯接口模块、功率转换模块和电源接口模块均集成于一个外壳的内部，所述冷却模块用于对所述氢燃料电池模块降温以及对所述外壳的内部空间降温，以保障该空间中的温度控制在一个恒定的温度上。
3.如权利要求1所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述氢燃料电池模块通过氢能与氧气进行电化学反应从而产生电能，所述锂电池储能模块用于作为所述氢燃料电池的启动电源使用，以及为冲击负载提供初始的启动功率，所述氢燃料电池模块正常工作后将电能传输至所述功率转换模块，当所述功率转换模块判定供电稳定后为所述
4.如权利要求3所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述自动控制模块接收所述人机交互显示屏的输入指令，将指令转换为电源控制信号和电机的启动信号；其中，电源控制信号经过所述自动控制模块与所述功率转换模块进行连接，由所述功率转换模块进行计算，确定需要启动的电流及功率信息，控制信号发出后，所述锂电池储能模块作为启动电源通过功率转换模块为所述氢燃料电池模块供电，辅助所述氢燃料电池模块启动，同时所述锂电池储能模块处于供电待机状态。
5.如权利要求4所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述通讯接口模块一端与所述自动控制模块电连接，另一端与所述公共通讯、电源接口模块电连接，起信号控制的作用；所述通讯接口模块发布通讯指令，信号经过所述公共通讯、电源接口模块与水闸内的自动控制系统进行通讯，所述自动控制系统控制闸门的开启或关闭，所述通讯接口模板发布供电指令，信号经过所述自动控制模块输送至所述功率转换模块，所述功率转换模块通过电源接口模块以及公共通讯、电源接口模块为电机进行供电。
6.如权利要求5所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述人机交互显示屏与所述通讯接口模块电连接，通过所述人机交互显示屏上的操作，可同步实现电机的供电控制与自动控制系统对闸门的启闭控制。
7.如权利要求1所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述人机交互显示屏内设有环境检测模块，所述环境检测模块用于检测整个系统的温度、湿度及运行情况。
8.如权利要求5所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述功率转换模块用于接收启动或停止供电的指令信息、用于切换所述氢燃料电池模块与所述锂电池储能模块、用于将所述氢燃料电池模块的电能对所述锂电池储能模块充电以及用于将所述氢燃料电池模块的电能转换为不同规格的电流电压。
9.如权利要求8所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述功率转换模块与所述电源接口模块电连接，所述功率转换模块包括DC/AC模块和DC/DC模块，所述DC/AC模块的输入端分别与所述氢燃料电池模块和所述锂电池储能模块电连接，所述DC/AC模块的输出端与所述电源接口模块电连接，从而输出交流电，所述DC/DC模块的输入端分别与所述氢燃料电池模块和锂电池储能模块电连接，所述DC/DC模块的输出端与所述电源接口模块电连接，从而输出直流电；
10.如权利要求5所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述公共通讯、电源接口模块为标准的供电、通讯的一体化接口，可实现供电通讯一体化控制，该接口的数据电流电压均由所述自动控制模块以及所述功率转换模块决定；该接口适用于小型闸站的快速连接，水闸内的所述自动控制系统接收来自所述公共通讯、电源接口模块的电能与指令后，实现闸门的上升、下降、停止操作下。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，包括电源单元、控制单元、供电单元和公共通讯、电源接口模块，所述电源单元包括氢燃料电池模块、锂电池储能模块和冷却模块，所述控制单元包括自动控制模块、通讯接口模块和人机交互显示屏，所述供电单元包括功率转换模块和电源接口模块，所述公共通讯、电源接口模块包括公共通讯接口和公共电源接口。
2.如权利要求1所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述氢燃料电池模块、锂电池储能模块、冷却模块、自动控制模块、通讯接口模块、功率转换模块和电源接口模块均集成于一个外壳的内部，所述冷却模块用于对所述氢燃料电池模块降温以及对所述外壳的内部空间降温，以保障该空间中的温度控制在一个恒定的温度上。
3.如权利要求1所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述氢燃料电池模块通过氢能与氧气进行电化学反应从而产生电能，所述锂电池储能模块用于作为所述氢燃料电池的启动电源使用，以及为冲击负载提供初始的启动功率，所述氢燃料电池模块正常工作后将电能传输至所述功率转换模块，当所述功率转换模块判定供电稳定后为所述锂电池储能模块进行充电。
4.如权利要求3所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述自动控制模块接收所述人机交互显示屏的输入指令，将指令转换为电源控制信号和电机的启动信号；其中，电源控制信号经过所述自动控制模块与所述功率转换模块进行连接，由所述功率转换模块进行计算，确定需要启动的电流及功率信息，控制信号发出后，所述锂电池储能模块作为启动电源通过功率转换模块为所述氢燃料电池模块供电，辅助所述氢燃料电池模块启动，同时所述锂电池储能模块处于供电待机状态。
5.如权利要求4所述的一种适用于水利工程的氢燃料电池供电系统，其特征在于，所述通讯接口模块一端与所述自动控制模块电连接，另一端与所述公共通讯、电源接口模块电连接，起信号控制的作用；所述通讯接口模块发布通讯指令，信号经过所述公共通讯、电源接口模块与水闸内的自动控制系...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐永兵，刘帅，张健，蒙家彬，袁东，刘艋，刘峰，张国卿，余洋洋，王燕威，高乐钏，
申请(专利权)人：山东省水利勘测设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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