光氢储能供电装置及其供电方法制造方法及图纸

本发明专利技术及一种光氢储能供电装置及其供电方法，特点是包括包括AC/DC整流器、DC/AC逆变器、多路开关、PV阵列、DC/DC变换器、PEM电池堆、锂电池组、光伏逆变控制器、PEM控制器及电池控制器。其具有光氢储能供电装置的氢气气路系统通过控制系统的有效控制作用，能有效防止氢气泄露造成氢气爆炸；PEM燃料电池堆可自动启动，也可以手动启动，而且，不同启动方式之间切换简单、控制灵活，提高了系统的可靠性的优点。

【技术实现步骤摘要】
光氢储能供电装置及其供电方法
本专利技术涉及一种光氢储能供电装置及其供电方法。
技术介绍
随着新能源发电技术在我国的快速发展，光伏发电、风能发电等使用清洁能源发电的应用已经越来越普及。尽管太阳能发电的技术愈加成熟，但其固有的间歇性缺点限制了其发展.因此,太阳能发电技术通常会加入储能装置，从而使太阳能发电装置在光照不足时或夜晚无日照时，通过释放储能设备中的电能来弥补太阳能供电不足的缺失。目前，最多的弥补措施是采用风光互补、蓄电池或锂电池储能、超级电容等这几种方式，而光氢储能较少应用。氢能作为一种可再生的清洁二次能源，引起了全世界的关注，其中，以消耗氢气为燃料的PEM燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的发电装置，与太阳能混合发电不仅可以解决太阳能间歇性和随机性的缺点，而且无污染、效率高，并符合国内环境保护的趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种结合光伏PV阵列、锂电池组和PEM燃料电池堆组成综合储能系统为负载提供电能，在市电缺失和无日照时，本储能系统中锂电池组和PEM电池堆的电能够满足负载满负荷运行5个小时以上；光氢储能供电装置的供电方法具有多种模式，不同供电模式之间切换简单、控制灵活，提高了系统的可靠性；能直接采用可循环、耐高压的氢气瓶对PEM电池供应燃料，实现太阳能、锂电池及燃料电池高效混合利用，且本专利技术结构紧凑的光氢储能供电装置及其供电方法。为了达到上述目的，本专利技术是这样实现的，其是一种光氢储能供电装置，其特征在于包括AC/DC整流器、DC/AC逆变器、多路开关、PV阵列、DC/DC变换器、PEM电池堆、锂电池组、光伏逆变控制器、PEM控制器及电池控制器；所述多路开关的第一选择端a及AC/DC整流器的输入端分别与外界市电电连接；所述DC/AC逆变器的输入端分别与AC/DC整流器的输出端、DC/DC变换器的输出端及锂电池组的输入输出端电连接，DC/AC逆变器的输出端与多路开关的第二选择端c电连接，多路开关的控制端b向外界负载供电，DC/DC变换器的输入端分别与PV阵列及PEM电池堆的输出端电连接；所述光伏逆变控制器的信号输入端分别与PV阵列及锂电池组的信号输出端连接，光伏逆变控制器的信号输出端分别与AC/DC整流器、DC/AC逆变器、多路开关及DC/DC变换器的信号输入端连接，所述电池控制器的信号输入端与锂电池组的信号输出端连接，电池控制器的信号输入输出端分别与光伏逆变控制器的信号输入输出端及PEM控制器的信号输入输出端连接，所述PEM控制器的信号输出端与PEM电池堆的信号输入端连接。在本技术方案中，还包括第一二极管及第二二极管；所述PV阵列的输出端与第一二极管的阳极电连接，所述PEM电池堆的输出端与第二二极管的阳极电连接，所述DC/DC变换器的输入端分别与第一二极管及第二二极管的阴极电连接。为了达到上述目的，本专利技术是这样实现的，其是一种光氢储能供电装置的供电方法，其特征在于光氢储能供电装置的供电方法包括四种供电模式，第一种是PV阵列与锂电池组共同供电模式，第二种是PEM电池堆与锂电池组共同供电模式，第三种是市电与锂电池组共同供电模式，第四种是单独市电供电模式；当采用第一种供电模式时，PV阵列在日照下按最大功率点跟踪的MPPT模式工作，一部分PV阵列的输出电流依次通过DC/DC变换器、DC/AC逆变器、多路开关的第二选择端c及多路开关的控制端b后为负载供应交流电，与此同时，还有一部分PV阵列的输出电流通过DC/DC变换器后为锂电池组充电，当锂电池组的剩余电量≥90%时，充电结束；在无日照条件或PV阵列的输出电流不足时，光伏逆变控制器输出信号给DC/DC变换器，使DC/DC变换器停止工作，DC/DC变换器停止工作后，由锂电池组经DC/AC逆变器单独为负载供电，直到锂电池组的剩余电量≤10%；在第一种供电模式下，锂电池组单独为负载供电，直到锂电池组剩余电量≤10%后，开启第二种供电模式供电；当采用第二种供电模式时，所述电池控制器给PEM控制器发送信号，控制PEM电池堆冷启动，一部分PEM电池堆的输出电流依次通过DC/DC变换器、DC/AC逆变器、多路开关的第二选择端c及多路开关的控制端b后为负载供应交流电，与此同时，还有一部分PEM电池堆的输出电流经DC/DC变换器为锂电池组充电，当锂电池组的剩余电量≥90%时，充电结束；当PEM电池堆中的氢气全部消耗完后，光伏逆变控制器输出信号给DC/DC变换器，使DC/DC变换器停止工作，DC/DC变换器停止工作后，由锂电池组经DC/AC逆变器单独为负载供电，直到锂电池组的剩余电量≤10%；在第二种供电模式供电模式下，锂电池组单独为负载供电，直到锂电池组剩余电量≤10%后，开启第三种供电模式；当采用第三种供电模式时，所述光伏逆变控制器发送信号给AC/DC整流器，从而使一部分市电通过AC/DC整流器、DC/AC逆变器、多路开关的第二选择端c及多路开关的控制端b端为负载供应交流电，与此同时，另一部分市电经AC/DC整流器为锂电池组充电，当锂电池组剩余电量≥90%时，锂电池组充电结束；在无日照，或PV阵列的输出电流不足出力不足，或PEM电池堆中氢气全部消耗完，或锂电池组剩余电量≤10%，或AC/DC整流器、DC/AC逆变器及DC/DC变换器其中一个部件出现故障时，采用第四种供电模式，光伏逆变控制器控制多路开关，从而使市电经多路开关的第一选择端a及多路开关的控制端b后为负载供电。在本技术方案中，还包括第一二极管及第二二极管；所述PV阵列的输出端与第一二极管的阳极电连接，所述PEM电池堆的输出端与第二二极管的阳极电连接，所述DC/DC变换器的输入端分别与第一二极管及第二二极管的阴极电连接。本专利技术与现有技术相比的优点为：光氢储能供电装置的氢气气路系统通过控制系统的有效控制作用，能有效防止氢气泄露造成氢气爆炸；PEM燃料电池堆可自动启动，也可以手动启动，而且，不同启动方式之间切换简单、控制灵活，提高了系统的可靠性。附图说明图1是本专利技术中光氢储能供电装置的电路方框图；图2是本专利技术中光氢储能供电装置的控制方框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。如图1及图2所示，其是一种光氢储能供电装置，包括AC/DC整流器1、DC/AC逆变器2、多路开关3、PV阵列5、DC/DC变换器7、PEM电池堆8、锂电池组10、光伏逆变控制器11、PEM控制器12及电池控制器13；所述多路开关3的第一选择端a及AC/DC整流器1的输入端分别与外界市电电连接；所述DC/AC逆变器2的输入端分别与AC/DC整流器1的输出端、DC/DC变换器7的输出端及锂电池组10的输入输出端电连接，DC/AC逆变器2的输出端与多路开关3的第二选择端c电连接，多路开关3的控制端b向外界负载供电，DC/DC变换器7的输入端分别与PV阵列5及PEM电池堆8的输出端电连接；所述光伏逆变控制器11的信号输入端分别与PV阵列5及锂电池组10的信号输出端连接，光伏逆变控制器11接收PV阵列5及锂电池组10传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光氢储能供电装置，其特征在于包括AC/DC整流器（1）、DC/AC逆变器（2）、多路开关（3）、PV阵列（5）、DC/DC变换器（7）、PEM电池堆（8）、锂电池组（10）、光伏逆变控制器（11）、PEM控制器（12）及电池控制器（13）；所述多路开关（3）的第一选择端a及 AC/DC整流器（1）的输入端分别与外界市电电连接；所述DC/AC逆变器（2）的输入端分别与AC/DC整流器（1）的输出端、DC/DC变换器（7）的输出端及锂电池组（10）的输入输出端电连接，DC/AC逆变器（2）的输出端与多路开关（3）的第二选择端c电连接，多路开关（3）的控制端b向外界负载供电，DC/DC变换器（7）的输入端分别与PV阵列（5）及PEM电池堆（8）的输出端电连接；所述光伏逆变控制器（11）的信号输入端分别与PV阵列（5）及锂电池组（10）的信号输出端连接，光伏逆变控制器（11）的信号输出端分别与AC/DC整流器（1）、DC/AC逆变器（2）、多路开关（3）及DC/DC变换器（7）的信号输入端连接，所述电池控制器（13）的信号输入端与锂电池组（10）的信号输出端连接，电池控制器（13）的信号输入输出端分别与光伏逆变控制器（11）的信号输入输出端及PEM控制器（12）的信号输入输出端连接，所述PEM控制器（12）的信号输出端与PEM电池堆（8）的信号输入端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种光氢储能供电装置，其特征在于包括AC/DC整流器（1）、DC/AC逆变器（2）、多路开关（3）、PV阵列（5）、DC/DC变换器（7）、PEM电池堆（8）、锂电池组（10）、光伏逆变控制器（11）、PEM控制器（12）及电池控制器（13）；所述多路开关（3）的第一选择端a及AC/DC整流器（1）的输入端分别与外界市电电连接；所述DC/AC逆变器（2）的输入端分别与AC/DC整流器（1）的输出端、DC/DC变换器（7）的输出端及锂电池组（10）的输入输出端电连接，DC/AC逆变器（2）的输出端与多路开关（3）的第二选择端c电连接，多路开关（3）的控制端b向外界负载供电，DC/DC变换器（7）的输入端分别与PV阵列（5）及PEM电池堆（8）的输出端电连接；所述光伏逆变控制器（11）的信号输入端分别与PV阵列（5）及锂电池组（10）的信号输出端连接，光伏逆变控制器（11）的信号输出端分别与AC/DC整流器（1）、DC/AC逆变器（2）、多路开关（3）及DC/DC变换器（7）的信号输入端连接，所述电池控制器（13）的信号输入端与锂电池组（10）的信号输出端连接，电池控制器（13）的信号输入输出端分别与光伏逆变控制器（11）的信号输入输出端及PEM控制器（12）的信号输入输出端连接，所述PEM控制器（12）的信号输出端与PEM电池堆（8）的信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的光氢储能供电装置，其特征在于还包括第一二极管（6）及第二二极管（9）；所述PV阵列（5）的输出端与第一二极管（6）的阳极电连接，所述PEM电池堆（8）的输出端与第二二极管（9）的阳极电连接，所述DC/DC变换器（7）的输入端分别与第一二极管（6）及第二二极管（9）的阴极电连接。3.根据权利要求1所述的光氢储能供电装置的供电方法，其特征在于光氢储能供电装置的供电方法包括四种供电模式，第一种是PV阵列（5）与锂电池组（10）共同供电模式，第二种是PEM电池堆（8）与锂电池组（10）共同供电模式，第三种是市电与锂电池组（10）共同供电模式，第四种是单独市电供电模式；当采用第一种供电模式时，PV阵列（5）在日照下按最大功率点跟踪的MPPT模式工作，一部分PV阵列（5）的输出电流依次通过DC/DC变换器（7）、DC/AC逆变器（2）、多路开关（3）的第二选择端c及多路开关（3）的控制端b后为负载供应交流电，与此同时，还有一部分PV阵列（5）的输出电流通过DC/DC变换器（7）后为锂电池组（10）充电，当锂电池组（10）的剩余电量≥90%时，充电结束；在无日照条件或PV阵列（5）的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹跃东，梁波，姚登杰，谭耀纯，杨华政，李政，庄桓鑫，
申请(专利权)人：佛山索弗克氢能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44