一種具有多組甲醇水重整制氫發(fā)電模組的充電站及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及充電站技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有多組甲醇水重整制氫發(fā)電模組的充電站及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電力驅(qū)動(dòng)的車輛例如電動(dòng)車、插接式混合動(dòng)力車輛正在快速增加使用。因?yàn)殡妱?dòng)車快速增加使用，所以用于對(duì)電動(dòng)車安裝的輔助電池進(jìn)行充電的充電站正在采用。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，充電站的取電來源通常來自于市電電網(wǎng)，這方面的專利有:201210154770.2 電動(dòng)車充電站、201080035595.4 充電站的控制技術(shù)、201010111427.0電動(dòng)汽車充電站系統(tǒng)及其匹配充電方法、200680038494.6再充電站和相關(guān)電動(dòng)車輛、201080035585.0用于電動(dòng)車輛的電氣配送系統(tǒng)再充電站等等。
[0004]承上，由于電動(dòng)車通常需要快速大功率充電，因此充電站一般不能直接從電網(wǎng)高功率取電，否則會(huì)嚴(yán)重干擾電網(wǎng)，不僅影響其他用戶，而且威脅電網(wǎng)設(shè)備。在現(xiàn)有技術(shù)中，充電站的基本結(jié)構(gòu)包括:初級(jí)一次側(cè)充電機(jī)(為再生儲(chǔ)能蓄電池充電)、再生儲(chǔ)能蓄電池、次級(jí)二次側(cè)快速充電機(jī)(為電動(dòng)汽車充電)、再生蓄電池檢修機(jī)、計(jì)費(fèi)控制系統(tǒng)、線纜配電系統(tǒng)及機(jī)房。其工作原理是:平時(shí)(夜間優(yōu)先)電網(wǎng)電力通過初級(jí)一次側(cè)充電機(jī)向再生蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能充電，由于儲(chǔ)能充電時(shí)沒有時(shí)間要求，因而可用小電流慢速充電，充電電流可根據(jù)蓄電池電量自動(dòng)安排充電時(shí)間，最大程度的使用夜間低谷電力。當(dāng)需要為電動(dòng)汽車充電時(shí)，根據(jù)電動(dòng)汽車的允許最大充電電流和電壓，通過次級(jí)二次側(cè)快速充電機(jī)向電動(dòng)汽車進(jìn)行快速充電，由于充電過程是從儲(chǔ)能蓄電池向電動(dòng)汽車“倒電”，而不是直接取自電網(wǎng)，因而對(duì)電網(wǎng)沒有干擾。
[0005]然而，上述充電站還具有以下缺失:其一、由于充電站的取電來源為市電電網(wǎng)，因此，在偏遠(yuǎn)公路和用電無保障地域難以設(shè)立充電站，往往需要采用太陽能或風(fēng)能取電，但是太陽能或風(fēng)能取電不僅成本高，而且供電不穩(wěn)定；其二、由于充電站一般不能直接從電網(wǎng)高功率取電，因而設(shè)置了為再生儲(chǔ)能蓄電池充電的初級(jí)一次側(cè)充電機(jī)，再通過再生儲(chǔ)能蓄電池給電動(dòng)車進(jìn)行大功率充電，但是，再生儲(chǔ)能蓄電池的成本高昂、安全性低、檢修困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有多組甲醇水重整制氫發(fā)電模組的充電站，該充電站的電力來源為多組甲醇水重整制氫發(fā)電模組，該充電站模塊化高、啟動(dòng)快速、不受地域限制，無需設(shè)置初級(jí)一次側(cè)充電機(jī)及再生儲(chǔ)能蓄電池，能即時(shí)給電動(dòng)車等設(shè)備進(jìn)行智能快速充電，安全性高、可靠性強(qiáng)。為此，本發(fā)明還要提供一種所述具有多組甲醇水重整制氫發(fā)電模組的充電站的充電方法。
[0007]為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種具有多組甲醇水重整制氫發(fā)電模組的充電站，包括控制裝置、甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置、至少三組甲醇水重整制氫發(fā)電模組、交直流電力轉(zhuǎn)換裝置及若干充電機(jī)，其中: 控制裝置，與甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置、甲醇水重整制氫發(fā)電模組、交直流電力轉(zhuǎn)換裝置及充電機(jī)均電性連接并控制其工作狀態(tài)；
甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置，用于向甲醇水重整制氫發(fā)電模組輸送甲醇和水原料；
甲醇水重整制氫發(fā)電模組，包括重整器及燃料電池，甲醇和水原料在重整器內(nèi)發(fā)生重整制氫反應(yīng)，制得的氫氣進(jìn)入燃料電池，在燃料電池內(nèi)，氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能輸出；
交直流電力轉(zhuǎn)換裝置，用于將燃料電池輸出的電能轉(zhuǎn)換為待充電設(shè)備所需求的適當(dāng)電壓、電流的交流電或直流電；
充電機(jī)，用于向待充電設(shè)備進(jìn)行充電；
所述充電機(jī)在充電過程中，將即時(shí)充電功率需求量反饋給控制裝置，該控制裝置根據(jù)充電功率需求量信息控制適當(dāng)數(shù)量的甲醇水重整制氫發(fā)電模組運(yùn)轉(zhuǎn)，并控制甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置向運(yùn)轉(zhuǎn)的甲醇水重整制氫發(fā)電模組輸送甲醇和水原料。
[0008]所述甲醇水重整制氫發(fā)電模組的重整器內(nèi)設(shè)有重整室及氫氣純化裝置，重整室內(nèi)的溫度為300-570°C溫度，重整室內(nèi)設(shè)有催化劑，甲醇和水在重整室內(nèi)發(fā)生甲醇和水的重整制氫反應(yīng)制得含氫氣體，重整室與氫氣純化裝置通過連接管路連接，連接管路的全部或部分設(shè)置于重整室內(nèi)，能通過重整室內(nèi)的高溫繼續(xù)加熱從重整室輸出的氣體；所述連接管路作為重整室與氫氣純化裝置之間的緩沖，使得從重整室輸出的氣體的溫度與氫氣純化裝置的溫度相同或接近，從氫氣純化裝置的產(chǎn)氣端得到氫氣，供應(yīng)給燃料電池。
[0009]所述甲醇水重整制氫發(fā)電模組整合有換熱器，所述換熱器安裝于甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置與重整器之間的輸送管道上，低溫的甲醇和水原料在換熱器中，與重整室輸出的高溫氫氣進(jìn)行換熱，甲醇和水原料溫度升高、汽化；所述重整器的氫氣純化裝置的產(chǎn)氣端輸出的氫氣，經(jīng)換熱器后溫度降低，再供應(yīng)給燃料電池。
[0010]所述氫氣純化裝置為膜分離裝置，該膜分離裝置為在多孔陶瓷表面真空鍍鈀銀合金的膜分離裝置，鍍膜層為鈀銀合金，鈀銀合金的質(zhì)量百分比鈀占75%-78%，銀占22%-25%。
[0011]所述甲醇水重整制氫發(fā)電模組的燃料電池包括水循環(huán)降溫系統(tǒng)，該水循環(huán)降溫系統(tǒng)用于對(duì)燃料電池進(jìn)行散熱降溫，該水循環(huán)降溫系統(tǒng)包括散熱裝置、至少兩個(gè)水泵、水容器及集水器，所述散熱裝置位于燃料電池內(nèi)，所述水容器中的水可在水泵的驅(qū)動(dòng)作用下，經(jīng)集水器集水后，從燃料電池之進(jìn)水口進(jìn)入散熱裝置，再從燃料電池之出水口回流至水容器，所述控制裝置與所述至少兩個(gè)水泵電性連接，以控制每個(gè)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)；該燃料電池在電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電的過程中，將即時(shí)溫度信號(hào)反饋給控制裝置，控制裝置根據(jù)即時(shí)溫度信號(hào)控制適當(dāng)數(shù)量的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)即時(shí)溫度較低時(shí)，控制較少的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)即時(shí)溫度較高時(shí)，控制較多的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，控制裝置實(shí)時(shí)偵測(cè)水循環(huán)降溫系統(tǒng)中水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，當(dāng)任意一個(gè)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)異常時(shí)，控制裝置控制該異常水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并控制一待機(jī)的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，或者控制其他運(yùn)轉(zhuǎn)中的水泵加快運(yùn)轉(zhuǎn)速度，以補(bǔ)償因該異常水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)而減少的水流量。
[0012]所述甲醇水重整制氫發(fā)電模組的燃料電池包括風(fēng)冷降溫與空氣輸送系統(tǒng)，該風(fēng)冷降溫與空氣輸送系統(tǒng)包括空氣過濾器及風(fēng)扇，空氣過濾器位于燃料電池的一側(cè)，風(fēng)扇位于燃料電池的另一側(cè)，在風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)下，外界空氣經(jīng)空氣過濾器過濾后從燃料電池一側(cè)進(jìn)入，再從燃料電池另一側(cè)排出；外界空氣在通過燃料電池的過程中，為燃料電池提供電化學(xué)反應(yīng)所需要的氧氣，并同時(shí)為燃料電池散熱降溫。
[0013]所述甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置包括甲醇水儲(chǔ)存塔、甲醇水緩沖容器及輸送泵，所述甲醇水儲(chǔ)存塔內(nèi)儲(chǔ)存有液態(tài)的甲醇和水原料，該甲醇和水原料經(jīng)甲醇水緩沖容器緩沖后，由輸送泵輸送至甲醇水重整制氫發(fā)電模組；所述輸送泵的數(shù)量與甲醇水重整制氫發(fā)電模組的數(shù)量相匹配，所述甲醇水緩沖容器的數(shù)量等于或少于輸送泵的數(shù)量。
[0014]為解決上述第二個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種具有多組甲醇水重整制氫發(fā)電模組的充電站的充電方法，包括以下步驟:
(1)充電機(jī)在充電過程中，將即時(shí)充電功率需求量反饋給控制裝置；
(2)控制裝置根據(jù)即時(shí)充電功率需求量信息控制適當(dāng)數(shù)量的甲醇水重整制氫發(fā)電模組運(yùn)轉(zhuǎn)，并控制甲醇水儲(chǔ)存輸送裝置向運(yùn)轉(zhuǎn)的甲醇水重整制氫發(fā)電模組輸送甲醇和水原料；當(dāng)即時(shí)充電功率需求量較小時(shí)，控制較少的甲醇水重整制氫發(fā)電模組運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)即時(shí)充電功率需求量較大時(shí)，控制較多的甲醇水重整制氫發(fā)電模組運(yùn)轉(zhuǎn)；
(3)控制裝置實(shí)時(shí)偵測(cè)每一組甲醇水重整制氫發(fā)電模組的工作運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，當(dāng)任意一組甲醇水重整制氫發(fā)電模組運(yùn)轉(zhuǎn)異常時(shí)，控制裝置控制該異常的甲醇水重整制氫發(fā)電模組停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并控制一處于待機(jī)狀態(tài)的甲醇水重整制氫發(fā)電模組運(yùn)轉(zhuǎn)，或者控制其他運(yùn)轉(zhuǎn)中的甲醇水重整制氫發(fā)電模組加快制氫發(fā)電速度，以補(bǔ)償因該異常的甲醇水重整制氫發(fā)電模組停止運(yùn)轉(zhuǎn)而減少的制氫發(fā)電量。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
其一、本發(fā)明充電站的取電來源為甲醇水重整制氫發(fā)電模組，因此，在偏遠(yuǎn)公路和用電無保障地域仍能保證充電站的正常運(yùn)行，供電穩(wěn)定；
其二、本發(fā)明充電站能直接從甲醇水重整制氫發(fā)電模組高功率取電，因而無需設(shè)置為再生儲(chǔ)能蓄電池充電的初級(jí)一次側(cè)充電機(jī)，成本較低、安全性高、檢修容易；
其三、本發(fā)明采用至少三組甲醇水重整制氫發(fā)電模組，模塊化程度