包括應(yīng)急供電系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包括應(yīng)急供電系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)。一種燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)，包括具有作為冷卻劑的氫的氫冷卻發(fā)電機(jī)(3)、設(shè)備氫儲存器(4)、發(fā)電機(jī)輔機(jī)(5)和包括將氫用作燃料的燃料電池(2)的應(yīng)急供電系統(tǒng)(1)。其特征在于，燃料電池(2)在來自于燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)的供電故障或中斷的情況下經(jīng)由管線(20)而供有來自于氫冷卻發(fā)電機(jī)(3)的氫填充的氫燃料。在優(yōu)選實施例中，燃料電池(2)在來自于燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)的供電故障或中斷的情況下經(jīng)由出自設(shè)備氫儲存器(4)的管線(40)而供有附加的氫且/或經(jīng)由出自發(fā)電機(jī)輔機(jī)(5)的管線(50)而供有附加的氫。
【專利說明】包括應(yīng)急供電系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括應(yīng)急供電系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)，更確切地說是一種在燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)中提供不間斷供電的應(yīng)急供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于大規(guī)模發(fā)電應(yīng)用的發(fā)電系統(tǒng)中，燃?xì)鉁u輪通常用于驅(qū)動同步發(fā)電機(jī)，其提供系統(tǒng)的電力輸出。由于電輸出不間斷是最重要的，尤其是在可導(dǎo)致完全停電或局部停電的暫時狀況和應(yīng)急狀況中，故這些發(fā)電系統(tǒng)通常配備有應(yīng)急供電系統(tǒng)，其為獨立發(fā)電系統(tǒng)，確保了在故障或中斷的情況下的不間斷供電。
[0003]不間斷供電(UPS)系統(tǒng)是現(xiàn)有技術(shù)中的已知應(yīng)急供電系統(tǒng)，其在由發(fā)電系統(tǒng)提供的主供應(yīng)間斷或不可接受的狀態(tài)的情況下自動地提供應(yīng)急電力至關(guān)鍵應(yīng)用而沒有延遲或瞬變。通常，基本的UPS系統(tǒng)包括電池、充電器和逆變器，使得電池提供補(bǔ)充來自于發(fā)電系統(tǒng)的主供電所需的供電，因此保持了提到的供電的安全性。
[0004]然而，在所需的供電超過典型UPS系統(tǒng)中包括的一個或多個電池的容量的情況下，需要安裝另外的獨立發(fā)電系統(tǒng)。通常，該獨立發(fā)電系統(tǒng)包括稱為備用柴油發(fā)電機(jī)的柴油發(fā)電機(jī)，其為柴油發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)(通常交流發(fā)電機(jī))的組合來生成電能。因此，在此情況下，應(yīng)急供電系統(tǒng)包括UPS和備用柴油發(fā)電機(jī)兩者。然而，這些應(yīng)急系統(tǒng)的問題在于它們復(fù)雜、昂貴且需要發(fā)電系統(tǒng)布置中的較大空間。此外，在故障或中斷出現(xiàn)之后，僅如果UPS系統(tǒng)再次可用，則允許發(fā)電系統(tǒng)的重啟，意味著UPS中的電池需要充電，導(dǎo)致高成本和耗時的過程。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中已知的是使用用于提供不間斷供電的燃料電池，提供了小空間中的較長運(yùn)行時間。燃料電池將化學(xué)能從燃料通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換成電。燃料電池與電池的差別在于，它們需要恒定的燃料和氧的來源來運(yùn)行，但只要供應(yīng)這些輸入，它們就可連續(xù)地產(chǎn)生電。用于不間斷供電的燃料電池是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，如按照J(rèn)P 2004129337(A)、JP8236134(A)、CN 202034819 (U)或 WO 01/71885A1。
[0006]US 6, 992, 401 BI公開了一種用于電信設(shè)施的不間斷應(yīng)急供電系統(tǒng),其包括質(zhì)子交換膜燃料電池，其供有氫作為燃料，該燃料儲存在現(xiàn)場用于在來自于外部源的供電和來自于微型燃?xì)鉁u輪的供電的故障的情況下立即使用。
[0007]在US 2007/057510 Al中為用于電信設(shè)施的不間斷應(yīng)急系統(tǒng)，其描述為具有燃料電池，燃料電池在主AC供電(例如，微型燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī))停工的情況下經(jīng)由供應(yīng)儲存罐而供有氫。
[0008]包括燃料電池和燃?xì)鉁u輪的組合發(fā)電系統(tǒng)從文獻(xiàn)US 5，482，791中獲知:燃料電池生成電力，其與由燃?xì)鉁u輪驅(qū)動的發(fā)電機(jī)生成的電力一起發(fā)送至電力系統(tǒng)。然而，這些電力的一部分由驅(qū)動空氣壓縮機(jī)的電動機(jī)消耗，空氣壓縮機(jī)是供給燃料電池所需的，故該發(fā)電系統(tǒng)的效率降低，且在操作燃?xì)鉁u輪的較大需求的情況下需要其它燃料電池，這是昂貴的且使得系統(tǒng)更復(fù)雜。[0009]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的上文提到的缺點和局限性，這將進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)，其包括具有作為冷卻劑的氣態(tài)氫的氫冷卻發(fā)電機(jī)、設(shè)備氫儲存器、發(fā)電機(jī)輔機(jī)和提供不間斷供電的應(yīng)急供電系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)急供電系統(tǒng)包括將氫用作燃料的燃料電池，其中燃料電池在來自于燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)的供電故障或中斷的情況下經(jīng)由單獨的管線而供有來自于氫冷卻發(fā)電機(jī)的氫填充的氫燃料。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例，在來自于燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)的供電故障或中斷的情況下，燃料電池經(jīng)由出自設(shè)備氫儲存器的管線而供有附加的氫且/或經(jīng)由出自發(fā)電機(jī)輔機(jī)的管線而供有附加的氫。
[0012]利用本發(fā)明的系統(tǒng)，獲得了設(shè)備要求和空間要求兩者的降低。此外，在供電中出現(xiàn)故障或中斷之后，提高了燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)的可用性。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)急供電系統(tǒng)可構(gòu)造為在燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)中提供應(yīng)急電力的不間斷供電(UPS)。
[0014]本發(fā)明的應(yīng)急供電系統(tǒng)還可構(gòu)造為供給燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)的獨立發(fā)電系統(tǒng)。
[0015]此外，根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)急供電系統(tǒng)可構(gòu)造為不間斷供電(UPS)系統(tǒng)和獨立發(fā)電系統(tǒng)，兩者構(gòu)造成一個系統(tǒng)且在燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的前述目的和許多伴隨的優(yōu)點將變得更容易認(rèn)識到，因為在連同附圖參照以下詳細(xì)描述時，其將變得更好理解，在附圖中:
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)。
[0017]符號列表
I應(yīng)急供電系統(tǒng) 2燃料電池 3氫冷卻發(fā)電機(jī) 4設(shè)備氫儲存器
5用于氫供應(yīng)(氣體單元)的發(fā)電機(jī)輔機(jī) 10應(yīng)急供應(yīng)網(wǎng)
20出自氫冷卻發(fā)電機(jī)3的氫供應(yīng)管線 40出自設(shè)備氫儲存器4的氫供應(yīng)管線 50出自發(fā)電機(jī)輔機(jī)5的氫供應(yīng)管線 60獨立供電。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明涉及一種提供不間斷供電的燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)。燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)包括氫冷卻發(fā)電機(jī)3，其包括作為冷卻劑的氣態(tài)氫。在設(shè)備的正常發(fā)電操作期間，用于氫冷卻發(fā)電機(jī)3的氫從設(shè)備氫儲存器4供應(yīng)至發(fā)電機(jī)輔機(jī)5。在發(fā)電機(jī)輔機(jī)5 (氣體單兀)中，氫被供應(yīng)、調(diào)節(jié)、清潔并冷卻用于其在氫冷卻發(fā)電機(jī)3中的應(yīng)用。[0019]本發(fā)明的應(yīng)急供電系統(tǒng)I包括氫類型(使用氫作為燃料)的燃料電池2，使得在燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)中的供電故障或中斷期間，氫冷卻發(fā)電機(jī)3的氫填充轉(zhuǎn)移至燃料電池2(見圖1中的供氧管線20)，因此由應(yīng)急供應(yīng)網(wǎng)10(見圖1)來提供不間斷供電。
[0020]大型燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備配備有氫冷卻發(fā)電機(jī)3:在供電故障或中斷期間，填充該氫冷卻發(fā)電機(jī)3的氫必須通過用惰性氣體和C02沖洗隨后由環(huán)境空氣替換來排放至環(huán)境。從氫、惰性氣體和C02來沖洗氫冷卻發(fā)電機(jī)3通常為需要最長的時間來使燃?xì)鉁u輪發(fā)電設(shè)備進(jìn)入安全狀態(tài)的過程。因此，利用本發(fā)明的系統(tǒng)，該耗時的過程轉(zhuǎn)移且用于借助于供應(yīng)管線20而提供針對燃料電池2的電力，因此提供了更有效的系統(tǒng)。
[0021]燃料電池2包括陽極(負(fù)側(cè))、陰極(正側(cè))和電解液，該電解液允許電荷在燃料電池2的兩側(cè)之間移動，使得電子經(jīng)由外部電路而從陽極向陰極移動，產(chǎn)生直流電。
[0022]出于以下若干原因，氫而非空氣優(yōu)選在發(fā)電機(jī)3中使用:
-固有的更好熱傳遞特征(比空氣好14倍)；
-在更高氫壓力下的更好熱傳遞；
-比空氣更少的阻力和摩擦損失；
-以增大的氫壓力抑制局部放電；
-發(fā)電機(jī)構(gòu)件的擊穿電壓的顯著增大。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實施例，應(yīng)急供電系統(tǒng)I中的燃料電池2在供電故障或中斷的情況下供有填充氫冷卻發(fā)電機(jī)3 (供應(yīng)管線20)的轉(zhuǎn)移的氫，且還供有來自于設(shè)備氫儲存器4 (供應(yīng)管線40)的氫或供有來自于發(fā)電機(jī)輔機(jī)5 (供應(yīng)管線50)的氫。應(yīng)急供電系統(tǒng)I可構(gòu)造為在燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)(應(yīng)急供應(yīng)網(wǎng)10)中提供應(yīng)急電力的不間斷供電(UPS)系統(tǒng)。
[0024]應(yīng)急供電系統(tǒng)I還可構(gòu)造成借助于獨立供電60(圖1)而供給燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)的獨立發(fā)電系統(tǒng)(圖1)。
[0025]此外，應(yīng)急供電系統(tǒng)I可構(gòu)造為不間斷供電(UPS)系統(tǒng)(應(yīng)急供應(yīng)網(wǎng)10)和獨立發(fā)電系統(tǒng)(獨立供電60)，兩者構(gòu)造成一個系統(tǒng)，且在燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)使用(這是實際上在所附的附圖1所示的構(gòu)造)。
[0026]盡管已經(jīng)關(guān)于優(yōu)選實施例完整描述了本發(fā)明，但很明顯，改型可引入其范圍內(nèi)，并未將這認(rèn)作是由這些實施例限制，而是由所附權(quán)利要求的內(nèi)容限制。
【權(quán)利要求】
1.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)，包括具有作為冷卻劑的氫的氫冷卻發(fā)電機(jī)(3)、設(shè)備氫儲存器(4)、發(fā)電機(jī)輔機(jī)(5)和應(yīng)急供電系統(tǒng)(I)，該應(yīng)急供電系統(tǒng)(I)包括將氫用作燃料的燃料電池(2)，其特征在于，所述燃料電池(2)在來自于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)的供電故障或中斷的情況下經(jīng)由管線(20)而供有來自于所述氫冷卻發(fā)電機(jī)(3)的氫填充的氫燃料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池(2)在來自于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)的供電故障或中斷的情況下經(jīng)由出自所述設(shè)備氫儲存器(4)的管線(40)而供有附加的氫且/或經(jīng)由出自發(fā)電機(jī)輔機(jī)(5)的管線(50)而供有附加的氫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)急供電系統(tǒng)(I)構(gòu)造為提供用于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)急電力的不間斷供電(UPS)系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)急供電系統(tǒng)(I)構(gòu)造為供給所述燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)的獨立發(fā)電系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)急供電系統(tǒng)(I)構(gòu)造為不間斷供電(UPS)系統(tǒng)和獨立發(fā)電系統(tǒng)，兩者構(gòu)造成一個系統(tǒng)且用于供給所述燃?xì)鉁u輪發(fā)電系統(tǒng)。
【文檔編號】H01M8/04GK103967619SQ201410041598
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月28日
【發(fā)明者】A.哈爾姆斯, W.朗 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司