[實用新型]一種集成燃料電池熱電聯供的能源艙

有效

• 申請號: 202222923266.6
• 申請日: 2022-11-03
• 公開（公告）號: CN219037069U
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 張智慧;呂志鵬;楊曉霞;馬韻婷;劉文龍;周珊;宋振浩;宋天琦;史超;薛琳;劉鋒;楊飛
• 申請（專利權）人: 國網上海能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: F24H1/00
• 分類號: F24H1/00;F28D20/00;H01M8/04007;H02J1/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓

1.一種集成燃料電池熱電聯供的能源艙，其特征在于，包括預制艙，所述預制艙內包括燃料電池發電系統、儲供熱系統、負載接口逆變器和能源艙系統控制器，所述燃料電池發電系統的入口端與外部燃料源連接，出口端與所述負載接口逆變器的輸入端連接，用于將燃料源電能量轉換為電能；所述儲供熱系統與所述燃料電池發電系統連接，用于將所述燃料電池發電系統產生的熱能進行利用；所述負載接口逆變器與所述燃料電池發電系統連接，用于將直流電逆變成為交流電；所述能源艙系統控制器分別與所述燃料電池發電系統、儲供熱系統和負載接口逆變器相連，用于控制所述燃料電池發電系統、儲供熱系統和負載接口逆變器配合運行；所述燃料電池發電系統包括電堆模塊和空氣供應模塊，所述電堆模塊包括空氣進堆管道和空氣出堆管道；所述空氣供應模塊包括加濕器，所述加濕器設置有進氣端、出氣端、回氣端和排氣端；所述進氣端與進氣管道相連，所述進氣管道上依次設有空氣過濾器、空氣流量計、空氣增壓裝置和中冷器；所述出氣端通過出氣管道與所述空氣進堆管道相連，所述出氣管道上設有進氣調節裝置；所述回氣端通過回氣管道與所述空氣出堆管道相連，所述回氣管道上設有出氣調節裝置；所述排氣端與排氣管道相連，所述排氣管道設置有排氣調節裝置。

2.根據權利要求1所述的集成燃料電池熱電聯供的能源艙，其特征在于，所述燃料電池發電系統還包括氫氣供應模塊、熱管理模塊、配電管理模塊和燃料電池控制器；所述電堆模塊還設置有氫氣進堆管道、氫氣出堆管道、冷卻液進堆管道、冷卻液出堆管道和電接口；所述空氣供應模塊的出氣端與所述空氣進堆管道相連，回氣端與所述空氣出堆管道相連，用于為所述電堆模塊的陰極提供反應所需的氧氣；所述氫氣供應模塊的進氣端與外部燃料源相連，出氣端與所述氫氣進堆管道相連，回氣端與所述氫氣出堆管道相連，用于為所述電堆模塊的陽極提供反應所需的氫氣；所述熱管理模塊的出水端與所述冷卻液進堆管道相連，回水端與所述冷卻液出堆管道，用于調理所述電堆模塊的溫度；所述配電管理模塊與所述電接口相連，用于管理所述燃料電池發電系統的主功率輸出及輔助系統的供電；所述燃料電池控制器分別與所述電堆模塊、空氣供應模塊、氫氣供應模塊、熱管理模塊和配電管理模塊相連，用于控制所述燃料電池發電系統的運行。

3.根據權利要求2所述的集成燃料電池熱電聯供的能源艙，其特征在于，所述電堆模塊配置在腔體內，所述腔體配置對流氣體的入口和出口，所述出口的位置高于所述入口的位置。

4.根據權利要求2所述的集成燃料電池熱電聯供的能源艙，其特征在于，所述氫氣供應模塊包括進氣管道和出氣管道，所述進氣管道上設置有入堆溫壓一體式傳感器，并與所述氫氣進堆管道相連；所述出氣管道上沿氣體輸送方向依次設置有出堆溫壓一體式傳感器和疏水器，并與所述氫氣出堆管道相連；所述進氣管道和出氣管道之間還連通過循環管道連接，所述循環管道上設置有氫氣循環泵；所述氫氣循環泵靠近所述出氣管道的一側連接有排氣管道，所述排氣管道上設有排氣閥和單向閥；所述氫氣循環泵靠近所述進氣管道的一側連接有輸氣管道，所述輸氣管道與外部燃料源相連，并設置有穩壓模塊。

5.根據權利要求2所述的集成燃料電池熱電聯供的能源艙，其特征在于，所述熱管理模塊包括電加熱器、水泵和散熱裝置，所述熱管理模塊與所述電堆模塊通過冷卻循環管道構成冷卻循環回路，所述冷卻循環管道上設置有電加熱器和循環泵，所述電加熱器在所述電堆模塊的溫度低于工作溫度區域時對冷卻循環管道中的冷卻液體進行加熱；所述循環泵用于控制冷卻液在冷卻循環回路中循環；所述散熱裝置用于在所述電堆模塊的溫度高于工作溫度區域時對所述電堆模塊進行散熱。

6.根據權利要求1所述的集成燃料電池熱電聯供的能源艙，其特征在于，所述儲供熱系統包括保溫水箱和換熱器，所述換熱器和換熱器構成循環回路；所述換熱器并聯在所述燃料電池發電系統的冷卻循環回路兩側，所述保溫水箱的出水端與即熱式電熱水箱。

7.根據權利要求1所述的集成燃料電池熱電聯供的能源艙，其特征在于，所述負載接口逆變器與所述燃料電池發電系統之間還設置有儲能電池系統，所述儲能電池系統用于存儲多余的電量。