[发明专利]箱式氢能生态发电站

说明书

本发明提供一种箱式氢能生态发电站，包括箱体，箱体内包括依次连接的DC/DC耦合变流器、PEM电解水制氢机、储氢单元以及PEM燃料电池发电系统；DC/DC耦合变流器通过电力线路与PEM电解水制氢机连接，为PEM电解水制氢机提供电源；PEM电解水制氢机与储氢单元通过管道相连，利用电源电解水制取氢气并将所制取的氢气送入储氢单元；储氢单元还通过管道与PEM燃料电池发电系统相连，实现氢能源的存储；PEM燃料电池发电系统通过电缆与负荷相连，实现氢能转化为电能或热能。本发明具有可预装、灵活分布式布置、占地面积小、离网独立运行特点，可作为偏远地区、孤岛或者工业园区内的自建生态电站或者后备电源。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种箱式氢能生态发电站。

背景技术

能源利用上以电气化代替碳基能源，从源头和消费端构建一个两端共同发力的系统。显然，这个系统中的源头是发电站。因此，研究实现零碳排无污染的生态电站将是实现双碳目标的关键环节。

随着氢储能的发展，利用可再生能源制氢储氢发电成为了一种新型的发电方式。但是目前制氢储氢发电的一体化系统都是分散设计或者仅仅将制氢与储氢集中并未考虑将储氢与其集中设计。因此，现有的制氢-储氢-发电设备不可预装、需要现场施工、占地面积大、安装施工难度大且常常需要厂房布置。这对于该发电思路的产业化推广产生了很大的阻碍。因此，设计出可预装、灵活分布式布置、占地面积小的集中式制储发箱式生态发电站对于助力碳达峰、碳中和具有重要意义。

在现有的技术方案中，有制氢储氢一体化装置以及制储氢发电系统一体化系统其具体如下：

方案1：采用市电制氢-储氢并发电的后备电源设计，即采用市政用电经过AC-DC后用来电解水制氢然后存储。在停电或紧急情况下使用所储氢通过燃料电池发电。

方案2：在采用可再生能源制储氢发电系统一体化系统中制氢(氢源)、储氢以及燃料电池发电部分为独立设计或者将制氢与储氢集中一体化设计(方案1)，并未同时考虑将三部分同时集中设计于一个集装箱体内部，其占地面积大、安装施工难度大。

上述方案存在以下问题：

1、采用市电制氢-储氢并发电的后备电源设计，其是将市政电能储能在需要的时候再释放利用。然而现在电能的来源大部分为化石燃料产生是不清洁的，此外其需要大电网接入才能进行储氢并不能在没有大电网的特殊环境下应用。

2、目前所有的一体化系统方案并没有将其集中与一个箱体的设计，使其占地面积大、不能预装、施工安装难度大。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种箱式氢能生态发电站，其将制氢-储氢-发电集中设计于一个箱体内部。因此该设备与现有的需要厂房、现场施工安装的制氢-储氢-发电系统相比其可在出厂时提前预装整个系统、占地面积小、可灵活分布式布置，对布置环境要求低，更方便推广。

箱式氢能生态发电站，包括箱体，箱体内包括依次连接的DC/DC耦合变流器、PEM电解水制氢机、储氢单元以及PEM燃料电池发电系统；

DC/DC耦合变流器通过电力线路与PEM电解水制氢机连接，为PEM电解水制氢机提供电源；

PEM电解水制氢机与储氢单元通过管道相连，利用电源电解水制取氢气并将所制取的氢气送入储氢单元；

储氢单元还通过管道与PEM燃料电池发电系统相连，实现氢能源的存储；

PEM燃料电池发电系统通过电缆与负荷相连，实现氢能转化为电能或热能。

箱体内部包括变流区、电解区、储氢区、发电区四个区，DC/DC耦合变流器、PEM电解水制氢机、储氢单元、PEM燃料电池发电系统分别对应的设在各个区内；

各个区设置观察窗，在箱体正面设置门，箱体顶部设计若干通风窗。