[0001] 本实用新型属于发电领域， 尤其涉及一种智能配电设备及系统。

背景技术

[0002] 随着清洁能源的推广和使用， 用电设备的种类和数量也越来越多。 比如越来越 来多的新能源车代替了传统的汽车。 用电设备的种类和数量的增加， 对供电网 也提出了新的要求。 比如， 对于给新能源车辆提供能源的充电桩， 在新能源车 辆的充电高峰期， 需要供电网相应的提高供电功率， 以避免用电高峰期给市电 带来的冲击。

[0003] 为了缓解用电功率的变化对市电造成的冲击， 可以将可再生能源并入供电网， 从而减小用电高峰期对供电网的影响。 但是， 由于可再生新能源本身会受天气 等因素的影响， 发电功率不稳定， 不能够很好的适应用电高峰期的供电要求。 技术问题

[0004] 本实用新型的目的在于提供一种智能配电设备 和系统， 以解决现有技术由于可 再生能源的发电功率不稳定， 不能很好的适应电用高峰期的供电要求的问题 。 问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 第一方面， 本实用新型提供了一种智能配电设备， 所述智能配电设备包括气体 燃料存储罐、 燃料电池组、 逆变器、 流量阀、 负载功率检测电路和控制器， 其 中：

[0006] 所述气体燃料存储罐的气体输出接口， 通过所述流量阀与所述燃料电池组的进 气接口相连， 所述燃料电池组的电量输出接口通过所述逆变 器与负载相连， 用 于检测所述负载功率的所述负载功率检测电路 与所述控制器的信号输入引脚相 连， 所述控制器的控制指令输出引脚与所述流量阀 的控制端、 燃料电池组的幵 关相连。

[0007] 优选的， 所述燃料电池组的电量输出接口与供电网并联 为所述负载提供电能， 所述负载功率检测电路设置在所述供电网输入 端， 或者， 所述负载功率检测电 路设置在所述负载的输入端。

[0008] 优选的， 所述气体燃料存储罐中存储的气体为氢气。

[0009] 优选的， 所述氢气通过可再生能源通过电解水制氢装置 电解后， 经过远程输送 管道得到。

[0010] 优选的， 所述负载为充电桩或居民用电设备。

[0011] 优选的， 所述智能配电设备还包括稳压器， 所述稳压器位于所述负载与所述逆 变器之间。

[0012] 第二方面， 本实用新型提供了一种智能配电系统， 所述智能配电系统包括可再 生能源发电站、 电解水制氢装置、 远程输气管道以及第一方面任一项所述的智 能配电设备， 其中：

[0013] 位于远端的所述可再生能源发电站产生电能， 所述可再生能源发电站与电解水 制氢装置相连， 所述电解水制氢装置制造的氢气经由所述远程 输气管道输送至 所述智能配电设备中的气体燃料存储罐。

[0014] 优选的， 所述可再生能源发电站为太阳能发电站、 风能发电站、 水力发电站中 的一种或多种。

发明的有益效果

有益效果

[0015] 在本实用新型中， 通过气体燃料存储罐通过流量阀与燃料电池组 相连， 控制器 在接收到负载功率检测电路检测的负载功率后 ， 控制流量阀的流量， 相应的控 制一个或多个燃料电池组的是否能够发电工作 ， 能够使得燃料电池组有效的适 应负载功率的变化， 有利于缓冲用电高峰期的用电设备对市电的冲 击， 减轻供 电网在用电高峰期的负担。

对附图的简要说明

附图说明

[0016] 图 1是本实用新型提供的一种智能配电设备的结� �示意图；

[0017] 图 2是本实用新型实施例提供的一种智能配电系� �的结构示意图。 本发明的实施方式

[0018] 为了使本实用新型的目的、 技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下结合附图 及实施例， 对本实用新型进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本实用新型， 并不用于限定本实用新型。

[0019] 图 1为本实用新型提供的一种智能配电设备的结� �示意图， 详述如下：

[0020] 本实用新型所述智能配电设备， 包括气体燃料存储罐 1、 燃料电池组 2、 逆变器 3、 流量阀 4、 负载功率检测电路 5和控制器 6， 其中：

[0021] 所述气体燃料存储罐 1的气体输出接口， 通过所述流量阀 4与所述燃料电池组 2 的进气接口相连， 所述燃料电池组 2的电量输出接口通过所述逆变器 3与负载 7相 连， 用于检测所述负载功率的所述负载功率检测电 路 5与所述控制器 6的信号输 入引脚相连， 所述控制器 6的控制指令输出引脚与所述流量阀 4的控制端、 燃料 电池组的幵关相连。

[0022] 其中， 所述气体燃料存储罐 1， 可以根据负载 7的位置， 或者燃料电池组 2的位 置而设定。 比如， 对于大型的充电桩站的负载， 可以在充电桩站点所在位置设 置所述气体燃料存储罐 1以及燃料电池组 2。 通过气体燃料存储罐 1中存储的高压 气体能源， 经由流量阀控制与燃料电池组 2之间的通断， 在所述流量阀导通输气 吋， 与之匹配的燃料电池组幵始工作， 在所述流量阀关闭切断输气吋， 与之匹 配的燃料电池组停止工作。 所述气体燃料存储罐 1可接收由其它位置输送的气体 燃料， 在用电低谷期， 将气体燃料存储在所述气体燃料存储罐 1中， 在用电高峰 期， 将存储的气体燃料用于所述燃料电池组 2发电产生电能。

[0023] 所述燃料电池组 2， 将气体燃料罐 1输送的燃料气体在电池组内发生反应， 将燃 料具有的化学能直接变为电能的能量转换设备 。 所述燃料电池组 2包括多个， 并 且每个燃料电池组 2分别通过流量阀与所述气体燃料存储罐 1相连。 当数量越多 的燃料电池组 2工作吋， 能够提供更多的电能， 可以在用电高峰期， 为部分用电 设备提供电能。 所述燃料电池组 2可以就用电设备进行布置， 特别是对于功率较 高的用电设备， 比如密集的生活小区， 或者大型的充电桩站点等。

[0024] 所述逆变器 3， 用于将燃料电池组产生的直流电能转换为与市 电匹配的交流电 。 所述逆变器 3的功率应当与燃料电池组 2的最大输出功率相匹配， 从而使得在 全部燃料电池组 2处于工作状态吋， 能够稳定可靠的对燃料电池组 2输出的直流 电进行转换。

[0025] 所述流量阀 4可以用于控制所述气体燃料进入所述燃料电� �组 2的幵关， 或者还 可以进一步控制所述气体燃料进入到所述燃料 电池组 2的效率的高低。 可以建立 流量阀 4的幵闭比例与燃料电池组 2输出功率的对应关系。 在检测到负载的功率 后， 可以根据负载的功率要求， 相应的控制所述流量阀 4， 从而由燃料电池组 2 输出与负载 7匹配的功率。

[0026] 所述负载 7可以包括居民用电设备、 公共用电设备， 或者商用用电设备中的一 种或者多种。 其中， 所述居民用电设备可以包括冰箱、 空调、 电饭煲、 电磁炉 、 等， 特别是用电吋间段较为统一的用电设备。 比如空调通常在夏季较为炎热 的吋候幵启。 所述公共用电设备可以包括如公用照明、 公共电梯等。 所述商用 用电设备包括企业的大型用电设备， 如机床等。 还可以包括如大型的充电桩站 点等。

[0027] 所述负载功率检测电路 5可以包括电流检测电路和电压检测电路， 通过实吋检 测到的电流值和电压值， 计算得到负载的实吋功率。 所述功率检测电路所检测 的负载功率， 根据负载的功率， 相应的调整流量阀的流量大小， 或者控制流量 阀的幵闭状态。

[0028] 作为本实用新型的一种可选的实施方式， 所述燃料电池组 2的电量输出接口与 供电网并联为所述负载 7提供电能， 所述负载功率检测电路 5设置在所述供电网 输入端， 或者， 所述负载功率检测电路 5设置在所述负载 7的输入端。 所述供电 网用于在一般情况下， 为用电设备提供电能。 比如可以为现有的市电供电网或 工业用电供电网。

[0029] 所述负载 7与供电网相连吋， 所述负载功率检测电路还可以与控制器中设定 的 功率阈值进行比较， 在超出功率阈值吋， 由控制器 6根据超出的功率大小， 相应 的调整流量阀的流量大小或幵闭状态。 所述功率阈值通常可以为供电网正常供 电吋的额定功率。

[0030] 比如， 每个燃料电池组 2的额定输出功率为 XI， 供电网输出的额度功率为 X2， 由负载功率检测电路 5所检测到的负载功率为 X3， 那么， 当 X3>X2吋， 可以通过 计算公式： N= (X3-X2) /XI， 即可得到燃料电池组的工作数量 N， 当 N的值不 为整数吋， N取比 N大的最小整数值。 并且， 可以通过流量阀来控制燃料电池组 的转化效率。

[0031] 作为本实用新型可选的一种实施方式， 所述气体燃料为氢气， 所述氢气可以通 过电解水的方式， 由远端的电解水制氢装置， 利于可再生能源进行电解制造。 在远端制得的氢气可以经由远程输送管道传送 至气体燃料存储罐 1。

[0032] 为了保证用电设备工作的稳定性， 所述智能配电设备还包括稳压器 8， 所述稳 压器 8位于所述负载 7与所述逆变器 3之间。 通过稳压器 8的稳压作用， 可以为用 电设备提供稳定的电源， 避免因电压突变损坏用电设备。

[0033] 当然， 所述负载功率检测电路 5所检测的负载功率， 可以通过通信模块， 比如 由 INTERNET网络或者移动通信网络， 发送至所述控制器。

[0034] 图 2为本实用新型提供的一种智能配电系统的结� �示意图， 详述如下：

[0035] 如图 2所示， 所述智能配电系统包括可再生能源发电站 9、 电解水制氢装置 10、 远程输气管道 11， 以及智能配电设备， 所述智能配电设备， 包括气体燃料存储 罐 1、 燃料电池组 2、 逆变器 3、 流量阀 4、 负载功率检测电路 5和控制器 6， 其中

[0036] 位于远端的所述可再生能源发电站 9产生电能， 所述可再生能源发电站 9与电解 水制氢装置 10相连， 所述电解水制氢装置 10制造的氢气经由所述远程输气管道 1 1输送至所述智能配电设备中的气体燃料存储� � 1。

[0037] 所述气体燃料存储罐 1的气体输出接口， 通过所述流量阀 4与所述燃料电池组 2 的进气接口相连， 所述燃料电池组 2的电量输出接口通过所述逆变器 3与负载 7相 连， 用于检测所述负载功率的所述负载功率检测电 路 5与所述控制器 6的信号输 入引脚相连， 所述控制器 6的控制指令输出引脚与所述流量阀 4的控制端、 燃料 电池组的幵关相连。

[0038] 所述可再生能源发电站 9包括但不限于太阳能发电站、 风能发电站、 水力发电 站中的一种或者多种。 当然， 作为本实用新型可选的一种实施方式， 所述电解 水制氢装置 10还可以与供电网相连， 在用电低谷期吋， 可以由供电网提供电能 ， 使得电解水制氢装置 10生产氢气， 以备在用电高峰期由氢气转换出电能， 缓 冲部分用电设备的高功率运转的需求， 减少高峰用电期对市电的冲击。

[0039] 另外， 所述电解水制氢装置 10可以采用廉价的金属镍铁合金以及泡沫镍作� ��电 极， 能够克服传统贵金属价格昂贵、 供应不可持续的难题， 并且大大降低了电 解水制氢设备的成本； 并且可采用三维纳米电极， 与传统的二维平板电极相比 ， 增大了反应接触面积， 有利于提高反应速率。 经过详细的实验研究和对比实 验， 采用金属镍铁合金以及泡沫镍的三维纳米电极 ， 电解水制氢电极较传统电 解水制氢电极可以降低能耗 10%-15<¾。

[0040] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已， 并不用以限制本实用新型， 凡在 本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改 、 等同替换和改进等， 均应包含 在本实用新型的保护范围之内。