專利名稱：供電系統(tǒng)及其控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新能源領(lǐng)域，具體而言，涉及一種供電系統(tǒng)及其控制裝置。
背景技術(shù)：
全釩氧化還原液流電池是一種環(huán)境友好的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)和高效的能量轉(zhuǎn)化裝置， 具有規(guī)模大、壽命長(zhǎng)、成本低、效率高及環(huán)境友好的特點(diǎn)，釩電池可以作為發(fā)電系統(tǒng)中的大規(guī)模電能儲(chǔ)存和高效轉(zhuǎn)換設(shè)備使用，可以起到電網(wǎng)的削峰填谷和平衡負(fù)荷，起到提高電能供給質(zhì)量及電站運(yùn)行穩(wěn)定性的作用。釩電池分別以釩離子V2+/V3+和V4+/V5+作為電池的正負(fù)極氧化還原電對(duì)，將正負(fù)極電解液分別存儲(chǔ)于兩個(gè)儲(chǔ)液罐中，由耐酸液體泵驅(qū)動(dòng)活性電解液至反應(yīng)場(chǎng)所(電池堆)再回至儲(chǔ)液罐中形成循環(huán)液流回路，以實(shí)現(xiàn)充放電過程。由于釩電池在使用過程中需要充電，單獨(dú)使用時(shí)，其連續(xù)供電時(shí)間有限，不能滿足外接負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)用電需求，從而限制了其使用范圍。針對(duì)相關(guān)技術(shù)中釩電池使用范圍受限的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種供電系統(tǒng)及其控制裝置，以解決釩電池使用范圍受限的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種供電系統(tǒng)的控制裝置。根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的控制裝置包括第一轉(zhuǎn)換器，與發(fā)電模塊相連接，用于將發(fā)電模塊產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出；以及第二轉(zhuǎn)換器，連接于儲(chǔ)能電池和發(fā)電模塊之間，用于將儲(chǔ)能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為發(fā)電模塊啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)所需的電流，其中，供電系統(tǒng)包括發(fā)電模塊，用于產(chǎn)生電能，包括燃料電池模塊和釩電池模塊；以及儲(chǔ)能電池， 用于向發(fā)電模塊提供啟動(dòng)和停機(jī)所需的電能。進(jìn)一步地，第二轉(zhuǎn)換器還用于將發(fā)電模塊產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)能電池充電時(shí)所需的直流電。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的控制裝置還包括第三轉(zhuǎn)換器，與儲(chǔ)能電池相連接，用于在發(fā)電模塊產(chǎn)生故障時(shí)將儲(chǔ)能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出。進(jìn)一步地，第三轉(zhuǎn)換器還用于在供電系統(tǒng)的外接負(fù)載變化時(shí)，將儲(chǔ)能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出；以及儲(chǔ)能電池還用于在供電系統(tǒng)的外接負(fù)載變化時(shí)，作為發(fā)電模塊響應(yīng)時(shí)間內(nèi)的能量緩沖。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的控制裝置還包括第四轉(zhuǎn)換器，與外接電源相連接，用于在發(fā)電模塊維護(hù)、檢修、停機(jī)或故障時(shí)輸出外接電源產(chǎn)生的電能。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的控制裝置還包括第五轉(zhuǎn)換器，連接于外接電源和儲(chǔ)能電池之間，用于將外接電源產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)能電池充電時(shí)所需的直流電。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的控制裝置還包括第六轉(zhuǎn)換器，連接于外接電源和釩電池模塊之間，用于將外接電源產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為釩電池模塊充電時(shí)所需的直流電。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的控制裝置還包括第七轉(zhuǎn)換器，連接于燃料電池模塊和釩電池模塊之間，用于將燃料電池模塊產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為釩電池模塊充電時(shí)所需的直流電。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種供電系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)包括發(fā)電模塊，用于產(chǎn)生電能，包括燃料電池模塊和釩電池模塊；儲(chǔ)能電池，用于向發(fā)電模塊提供啟動(dòng)和停機(jī)所需的電能；以及本發(fā)明提供的任意一種供電系統(tǒng)的控制裝置。進(jìn)一步地，儲(chǔ)能電池為以下任意一種或多種電池鉛酸電池、鋰電池、鎳氫電池、鎳鎘電池以及超級(jí)電容。進(jìn)一步地，發(fā)電模塊還包括以下任意一種或多種模塊太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、潮汐發(fā)電模塊、鈉硫電池模塊、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電模塊以及超級(jí)電容模塊。通過本發(fā)明，采用包括以下部分的供電系統(tǒng)的控制裝置第一轉(zhuǎn)換器，與發(fā)電模塊相連接，用于將發(fā)電模塊產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出；以及第二轉(zhuǎn)換器，連接于儲(chǔ)能電池和發(fā)電模塊之間，用于將儲(chǔ)能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為發(fā)電模塊啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)所需的電流，其中，供電系統(tǒng)包括發(fā)電模塊，用于產(chǎn)生電能，包括燃料電池模塊和釩電池模塊；以及儲(chǔ)能電池，用于向發(fā)電模塊提供啟動(dòng)和停機(jī)所需的電能，解決了釩電池使用受限的問題， 進(jìn)而達(dá)到了拓寬釩電池模塊的應(yīng)用范圍的效果。


構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的釩電池系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的燃料電池系統(tǒng)的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的供電系統(tǒng)的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的供電系統(tǒng)的框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的供電系統(tǒng)的控制裝置的框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的供電系統(tǒng)的控制裝置的框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的供電系統(tǒng)的控制裝置的框圖；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的供電系統(tǒng)的控制裝置的框圖。
具體實(shí)施例方式需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。為清楚描述本發(fā)明的實(shí)施方式，首先介紹現(xiàn)有技術(shù)的釩電池系統(tǒng)和燃料電池系統(tǒng)。圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的釩電池系統(tǒng)的示意圖，如圖1所示，釩電池系統(tǒng)通過電池堆 1、電解液流出電池堆1的管道2、電解液池3、電解液流出電解液池3的管道4、液體泵5以及電解液流入電池堆1的管道6組成電解液循環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)充放電過程。
圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的燃料電池系統(tǒng)的示意圖，如圖2所示，燃料電池系統(tǒng)包括天然氣接入通道7，水接入通道8，空氣接入通道9，燃料重整器10(若輸入燃料為氫氣，則不需要使用重整器)，燃料向燃料電池堆12的輸入通道11，燃料尾氣和水蒸氣等向燃料重整器 10的輸入通道13，電流向電源管理系統(tǒng)15的輸入線路14，電流向終端用戶輸出線路16，熱量向熱管理系統(tǒng)18的輸入線路17，熱量向終端用戶輸出線路19。下面描述本發(fā)明供電系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
。圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的供電系統(tǒng)的框圖，如圖3所示，該供電系統(tǒng)包括 發(fā)電模塊30，用于產(chǎn)生電能，包括燃料電池模塊31和釩電池模塊33 ；儲(chǔ)能電池50，用于向發(fā)電模塊30提供啟動(dòng)和停機(jī)所需的電能；以及本發(fā)明提供的供電系統(tǒng)的控制裝置70。其中，儲(chǔ)能電池50所能提供直流電源能量至少應(yīng)能夠滿足燃料電池或/和釩電池相關(guān)附屬部件及系統(tǒng)的正常驅(qū)動(dòng)。儲(chǔ)能電池50可以且不僅限于鉛酸電池、鋰電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、超級(jí)電容等。在該實(shí)施例中，由燃料電池模塊31和釩電池模塊33組成發(fā)電模塊30向終端用戶供電，通過統(tǒng)一的控制裝置70對(duì)供電系統(tǒng)中發(fā)電模塊30產(chǎn)生的電能進(jìn)行管理，在釩電池模塊33供電不能滿足用戶的連續(xù)供電需求時(shí)，由于供電系統(tǒng)中燃料電池模塊31可繼續(xù)向終端用戶供電，拓寬了釩電池模塊33的應(yīng)用范圍，能夠穩(wěn)定的為用戶提供優(yōu)質(zhì)電能，使整個(gè)系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的供電系統(tǒng)的框圖，如圖4所示，該供電系統(tǒng)包括 燃料電池模塊31、釩電池模塊33、儲(chǔ)能電池50、供電系統(tǒng)的控制裝置70，發(fā)電模塊30還包括其他發(fā)電模塊35，其他發(fā)電模塊可以為以下任意一種或多種模塊太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、潮汐發(fā)電模塊、鈉硫電池模塊、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電模塊以及超級(jí)電容模塊等。在該實(shí)施例中，燃料電池模塊31、釩電池模塊33以及其他的多種發(fā)電模塊經(jīng)供電系統(tǒng)的控制裝置70統(tǒng)一管理后向終端用戶供電，根據(jù)實(shí)際地理環(huán)境以及用戶要求選擇合適的發(fā)電模塊，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，能夠更加穩(wěn)定的為用戶提供優(yōu)質(zhì)電能，使整個(gè)系統(tǒng)具有更好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。下面描述本發(fā)明供電系統(tǒng)的控制裝置的具體實(shí)施方式
。圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的供電系統(tǒng)的控制裝置的框圖，如圖5所示，供電系統(tǒng)的控制裝置70包括第一轉(zhuǎn)換器71，如DC/AC轉(zhuǎn)換器，與發(fā)電模塊30相連接，其中，發(fā)電模塊30包括燃料電池模塊31和釩電池模塊33，用于將發(fā)電模塊30產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出；以及第二轉(zhuǎn)換器72，連接于儲(chǔ)能電池50和發(fā)電模塊30之間，用于將儲(chǔ)能電池 50產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為發(fā)電模塊30啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)所需的電流，該儲(chǔ)能電池50在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)提供電能驅(qū)動(dòng)燃料電池模塊31及釩電池模塊33，保證供電系統(tǒng)啟動(dòng)及停機(jī)過程中穩(wěn)定的電能供給，儲(chǔ)能電池50通過第二轉(zhuǎn)換器72既可以提供直流電也可以提供交流電，當(dāng)驅(qū)動(dòng)燃料電池模塊31或釩電池模塊33所需為直流電時(shí)，儲(chǔ)能電池50提供直流電源通過第二轉(zhuǎn)換器72轉(zhuǎn)換到所需電壓；當(dāng)釩電池模塊33中的液體泵所需為交流電時(shí)，提供直流電源通過第二轉(zhuǎn)換器72轉(zhuǎn)換為所需交流電即可驅(qū)動(dòng)液體泵。在該實(shí)施例中，控制裝置通過第一轉(zhuǎn)換器71將發(fā)電模塊30產(chǎn)生的電能統(tǒng)一轉(zhuǎn)換后輸出給終端用戶，如220V負(fù)載，通過第二轉(zhuǎn)換器72將儲(chǔ)能電池50產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換以驅(qū)動(dòng)發(fā)電模塊30完成啟動(dòng)以及停機(jī)，在釩電池模塊33充電或故障時(shí)，燃料電池模塊31仍然
6能夠產(chǎn)生電能，相應(yīng)地，在燃料電池模塊31出現(xiàn)故障或缺乏燃料時(shí)，釩電池模塊33產(chǎn)生電能提供給用戶，滿足用戶長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)用電需求，拓寬了燃料電池模塊31和釩電池模塊33 的應(yīng)用范圍。優(yōu)選地，第二轉(zhuǎn)換器72還用于將發(fā)電模塊30產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)能電池50充電時(shí)所需的直流電。當(dāng)發(fā)電模塊30能夠完全滿足用戶所需電能時(shí)，第二轉(zhuǎn)換器72將其產(chǎn)生電能轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)能電池50充電時(shí)所需的電能，使儲(chǔ)能電池50直接在供電系統(tǒng)內(nèi)部完成充電過程。圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的供電系統(tǒng)的控制裝置的框圖，如圖6所示，優(yōu)選地，供電系統(tǒng)的控制裝置還包括第三轉(zhuǎn)換器73，與儲(chǔ)能電池50相連接，用于在燃料電池模塊31和釩電池模塊33 均處于檢修狀態(tài)、維護(hù)狀態(tài)、產(chǎn)生故障或失效時(shí)，將儲(chǔ)能電池50產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出，保證了供電系統(tǒng)對(duì)用戶的不間斷供電，同時(shí)儲(chǔ)能電池50還可在釩電池和燃料電池在出現(xiàn)故障時(shí)持續(xù)向發(fā)電模塊提供電能確保其安全停機(jī)。如果外接負(fù)載所需的電能是不間斷無(wú)序變化的，那么需要發(fā)電模塊30輸出的電能做適應(yīng)性地轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換過程中，發(fā)電模塊30需要一定的響應(yīng)時(shí)間，優(yōu)選地，為了向外接負(fù)載提供穩(wěn)定的電能，第三轉(zhuǎn)換器73還用于在供電系統(tǒng)的外接負(fù)載變化時(shí)，將儲(chǔ)能電池50產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出，同時(shí)儲(chǔ)能電池50還用于在供電系統(tǒng)的外接負(fù)載變化時(shí)，作為發(fā)電模塊30響應(yīng)時(shí)間內(nèi)的能量緩沖。第一轉(zhuǎn)換器71與第三轉(zhuǎn)換器73均用于輸出交流電給用戶，優(yōu)選地，為了節(jié)省成本，可以將兩個(gè)轉(zhuǎn)換器設(shè)置為同一個(gè)轉(zhuǎn)換器。第四轉(zhuǎn)換器74，與外接電源相連接，用于在燃料電池模塊31、釩電池模塊33以及儲(chǔ)能電池50均產(chǎn)生故障、失效或供能不足時(shí)，直接將外接電源產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換后向終端用戶輸出，進(jìn)一步保證了供電系統(tǒng)對(duì)用戶的不間斷供電。第五轉(zhuǎn)換器75，連接于外接電源和儲(chǔ)能電池50之間，用于在供電系統(tǒng)自身產(chǎn)生的電能不足，且儲(chǔ)能電池50需要充電時(shí)，將外接電源產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)能電池50充電時(shí)所需的直流電，保證儲(chǔ)能電池50正常工作，進(jìn)而保證供電系統(tǒng)的正常工作；第六轉(zhuǎn)換器76，連接于外接電源和釩電池模塊33之間，用于在供電系統(tǒng)自身產(chǎn)生的電能不足，且釩電池模塊33需要充電時(shí)，將外接電源產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為釩電池模塊33 充電時(shí)所需的直流電，完成釩電池模塊33的充電。第七轉(zhuǎn)換器77，連接于燃料電池模塊31和釩電池模塊33之間，用于燃料電池模塊 31產(chǎn)生的電能充足且釩電池模塊33需要充電時(shí)，將燃料電池模塊31產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為釩電池模塊33充電時(shí)所需的直流電，利用供電系統(tǒng)自身的電能完成釩電池模塊33的充電。綜上，當(dāng)儲(chǔ)能電池50需要充電時(shí)，根據(jù)使用條件不同可以選用以下方法中的任意一種外接電源通過第五轉(zhuǎn)換器75，如AC/DC變換器，轉(zhuǎn)換后給儲(chǔ)能電池50充電；燃料電池模塊31發(fā)電輸出的直流電通過第二轉(zhuǎn)換器72，如DC/DC轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后提供儲(chǔ)能電池50充電；釩電池模塊33放電時(shí)輸出直流電通過第二轉(zhuǎn)換器72，如DC/DC轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后用于儲(chǔ)能電池50充電。當(dāng)供電系統(tǒng)需要外接電能進(jìn)行電能補(bǔ)充時(shí)通過第五轉(zhuǎn)換器75利用外接電源對(duì)儲(chǔ)能電池50充電；通過第六轉(zhuǎn)換器76利用外接電源對(duì)釩電池模塊33的充電；通過第四轉(zhuǎn)換器74直接將外接電源的電能輸出用于終端用戶。圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的供電系統(tǒng)的控制裝置的框圖，如圖7所示，儲(chǔ)能電池50在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)提供直流電通過DC/DC-1轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到所需電壓驅(qū)動(dòng)燃料電池模塊31 及釩電池模塊33的相應(yīng)部件，從而啟動(dòng)燃料電池模塊31或釩電池模塊33的正常運(yùn)行。儲(chǔ)能電池50需要充電時(shí)，通過外接交流電源通過AC/DC-5變換器轉(zhuǎn)換后給儲(chǔ)能電池充電。當(dāng)燃料電池模塊31發(fā)電提供電能時(shí)，上述儲(chǔ)能電池50輸出電能驅(qū)動(dòng)其相關(guān)部件運(yùn)行完成燃料電池模塊31的啟動(dòng)。燃料電池模塊31正常發(fā)電后，其相關(guān)附件后續(xù)運(yùn)行所需的電能仍由儲(chǔ)能電池50放電提供。燃料電池模塊31發(fā)出的電先通過DC/DC-2轉(zhuǎn)換器， 再通過DC/AC-4逆變器后輸出220V交流電。當(dāng)釩電池模塊33放電對(duì)外提供電能時(shí)，上述儲(chǔ)能電池50輸出電能驅(qū)動(dòng)其相關(guān)部件運(yùn)行啟動(dòng)釩電池模塊33放電。釩電池模塊33正常放電后，其相關(guān)附件后續(xù)運(yùn)行所需的電能仍由儲(chǔ)能電池50放電提供。釩電池模塊33放出的電先通過雙向DC/DC-3轉(zhuǎn)換器，再通過DC/AC-4逆變器后輸出220V交流電。當(dāng)釩電池模塊33需要充電時(shí)，充電電源為外接交流電。外接交流電先通過AC/DC-5變換器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再通過雙向DC/DC-3轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后用于釩電池模塊33充電。釩電池模塊33進(jìn)行充電之前，需要首先完成對(duì)其附屬部件和系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，其驅(qū)動(dòng)電源由儲(chǔ)能電池50提供。當(dāng)燃料電池模塊31和釩電池模塊33同時(shí)提供電能時(shí)，上述儲(chǔ)能電池50輸出電能驅(qū)動(dòng)燃料電池模塊31和釩電池模塊33的相應(yīng)附屬部件和系統(tǒng)運(yùn)行。燃料電池模塊31和釩電池模塊有任意一種電池完成正常啟動(dòng)后，后續(xù)運(yùn)行過程中兩種電池模塊的附屬部件和系統(tǒng)運(yùn)行所需電能可選擇由該兩種電池模塊或儲(chǔ)能電池50中至少任意一種提供，優(yōu)選地，為了向附屬部件和系統(tǒng)運(yùn)行提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)，其所需電能由儲(chǔ)能電池50提供，因?yàn)榘l(fā)電模塊的輸出隨外界負(fù)載具有一定的波動(dòng)性，使用其作為驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，為獲得穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電能，需要額外增加設(shè)計(jì)成本。燃料電池模塊和釩電池模塊輸出電能分別通過DC/DC-2和DC/DC-3 轉(zhuǎn)換后，再通過DC/AC-4逆變器轉(zhuǎn)換后接于外接負(fù)載。圖8是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的供電系統(tǒng)的控制裝置的框圖，如圖8所示，儲(chǔ)能電池50在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)提供直流電通過DC/DC-1轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到所需電壓驅(qū)動(dòng)燃料電池模塊31 及釩電池模塊33的相應(yīng)部件，從而啟動(dòng)燃料電池模塊31或釩電池模塊33的正常運(yùn)行。儲(chǔ)能電池50需要充電時(shí)，通過外接交流電源通過AC/DC-5變換器轉(zhuǎn)換后給儲(chǔ)能電池充電。當(dāng)燃料電池模塊31發(fā)電提供電能時(shí)，上述儲(chǔ)能電池50輸出電能驅(qū)動(dòng)其相關(guān)部件運(yùn)行完成燃料電池模塊31的啟動(dòng)。燃料電池模塊31正常發(fā)電后，其相關(guān)附件后續(xù)運(yùn)行所需的電能仍由儲(chǔ)能電池50放電提供。燃料電池模塊31發(fā)出的電先通過DC/DC-2轉(zhuǎn)換器， 再通過DC/AC-4逆變器后輸出220V交流電。當(dāng)其他發(fā)電模塊35，如太陽(yáng)能發(fā)電模塊對(duì)外提供電能時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電模塊輸出電能通過DC/DC-6轉(zhuǎn)換器，再通過DC/AC-4逆變器后輸出220V交流電。但由于太陽(yáng)能發(fā)電模塊產(chǎn)生的電能具有不穩(wěn)定性，因此通常將太陽(yáng)能發(fā)電通過DC/DC-6轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，用于釩電池模塊33或儲(chǔ)能電池50的充電。其中，上述的其他發(fā)電模塊35包含且不僅限于太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、 潮汐發(fā)電模塊、鈉硫電池模塊、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電模塊以及超級(jí)電容模塊等。當(dāng)其他發(fā)電模塊35 的啟動(dòng)需要電能輔助完成時(shí)，在完成正常運(yùn)行前其電能由儲(chǔ)能電池50供給。若其他發(fā)電模塊35供電時(shí)間及強(qiáng)度可控，如鈉硫電池模塊、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電模塊以及超級(jí)電容模塊的供電時(shí)間及強(qiáng)度可控，其發(fā)出電能用于終端用戶負(fù)載或儲(chǔ)能電池50及釩電池模塊33的充電；若其他發(fā)電模塊35的供電時(shí)間及強(qiáng)度不可控，如太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊以及潮汐發(fā)電模塊的供電時(shí)間及強(qiáng)度不可控時(shí)，根據(jù)終端負(fù)載需求確定其電能的使用，其中，當(dāng)終端負(fù)載需求較大時(shí)，其發(fā)出電能直接用于終端用戶；當(dāng)終端負(fù)載需求較小時(shí)，其發(fā)出電能用于釩電池模塊33的充電從而完成電能的存儲(chǔ)。當(dāng)釩電池模塊33放電對(duì)外提供電能時(shí)，上述儲(chǔ)能電池50輸出電能驅(qū)動(dòng)其相關(guān)部件運(yùn)行啟動(dòng)釩電池模塊33放電。釩電池模塊33正常放電后，其相關(guān)附件后續(xù)運(yùn)行所需的電能仍由儲(chǔ)能電池50放電提供。釩電池模塊33放出的電先通過雙向DC/DC-3轉(zhuǎn)換器，再通過DC/AC-4逆變器后輸出220V交流電。當(dāng)釩電池模塊33需要充電時(shí)，充電電源為外接交流電。外接交流電先通過AC/DC-5變換器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再通過雙向DC/DC-3轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后用于釩電池模塊33充電。釩電池模塊33進(jìn)行充電之前，需要首先完成對(duì)其附屬部件和系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，其驅(qū)動(dòng)電源由儲(chǔ)能電池50提供。當(dāng)燃料電池模塊31和釩電池模塊33同時(shí)提供電能時(shí)，上述儲(chǔ)能電池50輸出電能驅(qū)動(dòng)燃料電池模塊31和釩電池模塊33相應(yīng)附屬部件和系統(tǒng)運(yùn)行。兩種電池模塊有任意一種電池模塊完成正常啟動(dòng)后，后續(xù)運(yùn)行過程中兩種電池模塊的附屬部件和系統(tǒng)運(yùn)行所需電能可選擇由該兩種電池模塊或儲(chǔ)能電池50中至少任意一種提供。燃料電池模塊31和釩電池模塊33輸出電能分別通過DC/DC-2和DC/DC-3轉(zhuǎn)換后，再通過DC/AC-4逆變器轉(zhuǎn)換后接于外接負(fù)載。從以上的描述可以看出，本發(fā)明達(dá)到了如下的技術(shù)效果，提供了一種釩電池模塊和燃料電池模塊以及其他供電設(shè)備等組成的聯(lián)合體系的供電系統(tǒng)，通過對(duì)供電系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和優(yōu)化，拓寬了釩電池模塊的應(yīng)用范圍，提高了系統(tǒng)的集成度，有效提高了系統(tǒng)的效率和壽命。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
9
權(quán)利要求
1.一種供電系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述供電系統(tǒng)包括發(fā)電模塊，用于產(chǎn)生電能，包括燃料電池模塊和釩電池模塊；以及儲(chǔ)能電池，用于向所述發(fā)電模塊提供啟動(dòng)和停機(jī)所需的電能，所述控制裝置包括第一轉(zhuǎn)換器，與所述發(fā)電模塊相連接，用于將所述發(fā)電模塊產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出；以及第二轉(zhuǎn)換器，連接于所述儲(chǔ)能電池和所述發(fā)電模塊之間，用于將所述儲(chǔ)能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為所述發(fā)電模塊啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)所需的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述第二轉(zhuǎn)換器還用于將所述發(fā)電模塊產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為所述儲(chǔ)能電池充電時(shí)所需的直流電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，還包括第三轉(zhuǎn)換器，與所述儲(chǔ)能電池相連接，用于在所述發(fā)電模塊維護(hù)、檢修、停機(jī)或故障時(shí)將所述儲(chǔ)能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的供電系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，所述第三轉(zhuǎn)換器還用于在所述供電系統(tǒng)的外接負(fù)載變化時(shí)，將所述儲(chǔ)能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出；以及所述儲(chǔ)能電池還用于在所述供電系統(tǒng)的外接負(fù)載變化時(shí)，作為所述發(fā)電模塊響應(yīng)時(shí)間內(nèi)的能量緩沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，還包括第四轉(zhuǎn)換器，與外接電源相連接，用于在所述發(fā)電模塊產(chǎn)生故障時(shí)輸出所述外接電源產(chǎn)生的電能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，還包括第五轉(zhuǎn)換器，連接于所述外接電源和所述儲(chǔ)能電池之間，用于將所述外接電源產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為所述儲(chǔ)能電池充電時(shí)所需的直流電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，還包括第六轉(zhuǎn)換器，連接于所述外接電源和所述釩電池模塊之間，用于將所述外接電源產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為所述釩電池模塊充電時(shí)所需的直流電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的供電系統(tǒng)的控制裝置，其特征在于，還包括第七轉(zhuǎn)換器，連接于所述燃料電池模塊和所述釩電池模塊之間，用于將所述燃料電池模塊產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為所述釩電池模塊充電時(shí)所需的直流電。
9.一種供電系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)電模塊，用于產(chǎn)生電能，包括燃料電池模塊和釩電池模塊；儲(chǔ)能電池，用于向所述發(fā)電模塊提供啟動(dòng)和停機(jī)所需的電能；以及權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的供電系統(tǒng)的控制裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能電池為以下任意一種或多種電池鉛酸電池、鋰電池、鎳氫電池、鎳鎘電池以及超級(jí)電容。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的供電系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電模塊還包括以下任意一種或多種模塊太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、潮汐發(fā)電模塊、鈉硫電池模塊、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電模塊以及超級(jí)電容模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種供電系統(tǒng)及其控制裝置。該供電系統(tǒng)的控制裝置包括第一轉(zhuǎn)換器，與發(fā)電模塊相連接，用于將發(fā)電模塊產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出；以及第二轉(zhuǎn)換器，連接于儲(chǔ)能電池和發(fā)電模塊之間，用于將儲(chǔ)能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為發(fā)電模塊啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)所需的電流，其中，供電系統(tǒng)包括發(fā)電模塊，用于產(chǎn)生電能，包括燃料電池模塊和釩電池模塊；以及儲(chǔ)能電池，用于向發(fā)電模塊提供啟動(dòng)和停機(jī)所需的電能。通過本發(fā)明，能夠拓寬釩電池模塊的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102290849SQ20111024798
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者李玉龍, 湯浩, 練勇, 謝光有, 陶詩(shī)涌, 高建龍 申請(qǐng)人:中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司