一种水电站备用电源供电系统技术方案

本发明专利技术公开一种水电站备用电源供电系统，包括：第一备用电源装置和第二备用电源装置，第一备用电源装置用于在断电状态下为水电站的大坝闸门提供电能，第二备用电源装置用于在断电状态下为水电站的厂区控制保护装置提供电能；其中，第一备用电源装置包括：发电设备、储能设备、电压变换设备；第二备用电源装置包括：制氢模块、储氢模块、功率变换模块和氢燃料电池电堆。本发明专利技术通过第一备用电源装置和第二备用电源装置构成复合应急供电电源，可以及时应对水电站突发意外停电的状况，并且，在第二备用电源装置中采用氢燃料电池电堆替代蓄电池组，提高了水电站内不间断电源的可靠性。提高了水电站内不间断电源的可靠性。提高了水电站内不间断电源的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种水电站备用电源供电系统


[0001]本专利技术涉及水利水电供电
，具体涉及一种水电站备用电源供电系统。

技术介绍

[0002]随着水电站自动化监控水平的不断提高，目前大多数水电站升压站系统都已经实现了无人值班或少人值守的安全运行模式，要使整个水电站的的厂区控制保护装置和大坝泄洪设备能够安全可靠地运行，首先就需要有可靠牢固的电源保证。而对于重要的大型水电站，需要为大坝泄洪设备和厂区控制保护装置配置备用电源。大坝泄洪设备包括电站溢洪道闸门和泄水底孔闸门。厂区控制保护装置包括计算机监控设备、远动控制设备、继电保护设备、厂用计量设备、火灾报警设备、站内外通信设备等。
[0003]相关技术中，因突发状况容易发生意外停电，水电站的大坝泄洪设备因电源馈电，导致其无法正常泄洪，最终造成灾害事故发生。另外，厂区控制保护装置一般通过蓄电池组作为不间断电源获取备用电能，但是，由于蓄电池组需要长时间充电，导致其无法应对全站突然停电的紧急状况，并且，蓄电池组的容量与投运时间有关，使用时间越长，容量会降低，若定期更换，导致维护成本增加。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中因突发状况容易发生意外停电，水电站的大坝泄洪设备因电源馈电，导致其无法正常泄洪，最终造成灾害事故发生，且厂区控制保护装置一般通过蓄电池组作为不间断电源获取备用电能无法应对全站突然停电的紧急状况，蓄电池组的寿命有限，若定期更换，导致维护成本增加的问题。从而提供一种水电站备用电源供电系统。
[0005]根据第一方面，本专利技术实施例提供一种水电站备用电源供电系统，包括：第一备用电源装置和第二备用电源装置，所述第一备用电源装置用于在断电状态下为水电站的大坝闸门提供电能，所述第二备用电源装置用于在断电状态下为水电站的厂区控制保护装置提供电能；
[0006]其中，所述第一备用电源装置包括：发电设备、储能设备、电压变换设备，所述发电设备与所述储能设备并联连接后与所述电压变换设备连接，所述电压变换设备与所述大坝闸门连接；
[0007]其中，所述第二备用电源装置包括：制氢模块、储氢模块、功率变换模块和氢燃料电池电堆，所述制氢模块与所述储氢模块连接，所述储氢模块与所述功率变换模块连接，所述功率变换模块与所述氢燃料电池电堆连接，氢燃料电池电堆与所述厂区控制保护装置连接。
[0008]本专利技术通过实施第一方面，通过第一备用电源装置和第二备用电源装置构成复合应急供电电源，可以及时应对水电站突发意外停电的状况。第二备用电源装置中采用氢燃料电池电堆不但可以避免因蓄电池组因紧急断电状况下无法供电的问题，提高了水电站内
不间断电源的可靠性，而且还可以有效解决电力过剩时水电消纳难题，可实时按需制氢，无需加氢站。
[0009]在第一方面的一种可选的实施方式中，所述第二备用电源装置中的氢燃料电池电堆通过所述第一备用电源装置中的电压变换设备与所述大坝闸门连接。
[0010]通过实施上述实施方式，通过氢燃料电池电堆可以稳定第一备用电源装置因启动到输出稳定电能因需要调节时间导致响应速度慢的问题，进而提高了第一备用电源装置的可靠性，保障了大坝闸门能够正常工作。
[0011]在第一方面的另一种可选的实施方式中，所述电压变换设备包括：相互连接的逆变器和变压器，所述逆变器与所述发电设备和所述储能设备连接，所述变压器与所述大坝闸门连接。
[0012]通过实施上述实施方式，通过电压变换设备可以稳定发电设备输出的电压，可以为大坝闸门提供稳定电压。
[0013]在第一方面的另一种可选的实施方式中，所述制氢模块的输入端通过整流模块与水利发电模块连接，以电解所述制氢模块输送的制氢原料产生氢气，再通过输氢通道将所述氢气输送至所述储氢设备。
[0014]通过实施上述实施方式，通过制氢模块电解制氢，代替蓄电池组，可以避免因蓄电池组因紧急停电状况下无法正常供电的问题，进而提高了水电站内第二备用电源装置的可靠性。并且，水电站基于电解制氢技术可以有效解决电力过剩时水电消纳难题，可实时按需制氢，无需加氢站，并且，清洁环保。
[0015]在第一方面的另一种可选的实施方式中，所述第二备用电源装置还包括：余热处理模块，其与所述制氢模块和所述氢燃料电池电堆连接。
[0016]本专利技术通过实施上述实施方式，通过余热处理模块将制氢模块和氢燃料电池电堆反应产生出的热能进一步充分利用，可以为水电站内的运营部门人员供暖和提供热水使用，因此，有利于综合利用能源。
[0017]在第一方面的另一种可选的实施方式中，所述功率变换模块包括：四开关升降压变换器。
[0018]通过实施上述实施方式，通过功率变换模块作为氢燃料电池电堆的前级功率变换器，可以避免氢燃料电池电堆存在输出电压特性较软，且易受电化学反应性质的影响，输出电压难以稳定的问题
[0019]在第一方面的另一种可选的实施方式中，所述发电设备包括：柴油发电机。
[0020]通过实施上述实施方式，通过柴油发电机作为发电设备，具有机动灵活、投资较少、启动方便、运行平稳可靠的优点，不易受各种自然气候和地理环境影响较小，还可全天候发电，且还具有维修方便、投资少、环境适应性较强的优点。
[0021]在第一方面的另一种可选的实施方式中，所述储能设备为飞轮储能机构。
[0022]通过实施上述实施方式，将飞轮储能机构作为储能设备有利于能量存储。
[0023]在第一方面的另一种可选的实施方式中，所述氢燃料电池电堆包括：质子交换膜燃料电池电堆。
[0024]通过实施上述实施方式，将质子交换膜燃料电池电堆作为氢燃料电池电堆，有利于产生电解制氢进而产生更多电能，可以避免蓄电池组因紧急断电状况下无法正常供电的
问题，提高了水电站内不间断电源的可靠性。
[0025]在第一方面的另一种可选的实施方式中，所述第一备用电源装置作为所述大坝闸门的应急备用电源，所述第二备用电源装置作为所述厂区控制保护装置的不间断电源。
[0026]通过实施上述实施方式，通过第一备用电源装置和第二备用电源装置构成复合应急供电电源，可以及时应对水电站突发意外停电的状况。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例中水电站备用电源供电系统的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例中电站备用电源供电系统的结另一构示意图；
[0030]图3为本专利技术实施例中功率变换模块的电路原理图。
[0031]附图标记：
[0032]11
‑
第一备用电源装置；
ꢀꢀ
12
‑
第二备用电源装置； 13...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水电站备用电源供电系统，其特征在于，包括：第一备用电源装置和第二备用电源装置，所述第一备用电源装置用于在断电状态下为水电站的大坝闸门提供电能，所述第二备用电源装置用于在断电状态下为水电站的厂区控制保护装置提供电能；其中，所述第一备用电源装置包括：发电设备、储能设备、电压变换设备，所述发电设备与所述储能设备并联连接后与所述电压变换设备连接，所述电压变换设备与所述大坝闸门连接；其中，所述第二备用电源装置包括：制氢模块、储氢模块、功率变换模块和氢燃料电池电堆，所述制氢模块与所述储氢模块连接，所述储氢模块与所述功率变换模块连接，所述功率变换模块与所述氢燃料电池电堆连接，氢燃料电池电堆与所述厂区控制保护装置连接。2.根据权利要求1所述的水电站备用电源供电系统，其特征在于，所述第二备用电源装置中的氢燃料电池电堆通过所述第一备用电源装置中的电压变换设备与所述大坝闸门连接。3.根据权利要求2所述的水电站备用电源供电系统，其特征在于，所述电压变换设备包括：相互连接的逆变器和变压器，所述逆变器与所述发电设备和所述储能设备连接，所述变压器与所述大坝闸门...

【专利技术属性】
技术研发人员：李乐颖，邹祖冰，李伟，刘瑞阔，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：