本發(fā)明屬于備用電源裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種市電補給燃料電池備用電源裝置，可用于通信基站、雷達站等需要不間斷供電的重要場所，亦可用于以風電、光伏等間隙性能源為的主清潔能源系統(tǒng)儲能。

背景技術(shù)：

通信基站、雷達站等重要場所需要不間斷供電，一般用市電供電，為保證基站正常工作，需要給基站配備備用電源系統(tǒng)如鉛酸蓄電池組和移動油機，在斷電時，備用電源系統(tǒng)為基站中的負載供電，保證設(shè)備的正常運行。但鉛酸蓄電池缺點是體積大、笨重、維護更換周期短、運行維護成本高、造成一次和二次環(huán)境污染、持續(xù)供電時間有限且有不確定性、對環(huán)境溫度要求苛刻。當鉛酸蓄電池因放電時間較長(約2年)需更換或出現(xiàn)故障時，移動油機成為現(xiàn)實可用的備用電源，但移動油機后勤保障復(fù)雜，需有人值守，有噪聲污染及廢氣污染。

鑒于鉛酸蓄電池和移動油機的種種缺點，加之能源危機和人們環(huán)保意識的提高，尋求新的備用電源的呼聲越來越高，氫燃料電池是最理想的替代者之一。與現(xiàn)有鉛酸蓄電池相比，燃料電池備用電源主要優(yōu)點包括：1.清潔無污染、連續(xù)供電時間長，只要保證氫氣的供應(yīng)就可持續(xù)供電，在發(fā)生大的自然災(zāi)害時可以保持長時間的通信暢通；2.按設(shè)定穩(wěn)定電壓輸出電能，而不像鉛酸電池在剩余電量達到最低值前，放電電壓衰減很快且難以預(yù)測；3.重量輕，不需特殊的承重處理，占地面積小，安置位置靈活，既可安置在室外也可安置在室內(nèi)；4.使用壽命長、累計使用時間1500h，開關(guān)次數(shù)超過600次、儲存壽命10年。

但是，傳統(tǒng)采用工業(yè)氫氣瓶的燃料電池備用電源存在如下問題：1.需要在氫氣耗完時進行人工更換氫氣瓶工作，耗費大量的人力增加了運營成本，另外，山區(qū)等交通不便的地方也給氣瓶更換帶來了困難；氫、空燃料電池易受大氣污染物和沙塵等條件影響，性能和壽命衰減較快。

因此，亟需研制一種使用便利、性能好、壽命長的燃料電池備用電源技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種市電補給燃料電池備用電源裝置，從而可用于通信基站、雷達站等需要不間斷供電的重要場所，彌補其使用維護便利性、性能和壽命方面的不足。

為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種市電補給燃料電池備用電源裝置，包括電解充氣模塊、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊、測控及電力管理模塊、氫氣存儲模塊和氧氣存儲模塊；

其中：測控及電力管理模塊包含控制器、蓄電池和DC/DC電力變換管理裝置，通過測控及電力管理模塊實現(xiàn)系統(tǒng)自動運行控制和電力管理；

氫氣存儲模塊和氧氣存儲模塊存儲的氣體比例為2：1，其功能為在市電供給正常時儲存市電電解水產(chǎn)生的氫氣、氧氣，以備市電斷電時向燃料電池發(fā)電系統(tǒng)供電；氫氣存儲模塊和氧氣存儲模塊存儲氣體的容量根據(jù)不同的持續(xù)供電時間目標進行比例放大或縮??；

電解充氣模塊的作用是，當氫氣存儲模塊和氧氣存儲模塊中的氣體耗完時，利用電解水補充氫氣存儲模塊中的氫氣和氧氣存儲模塊中的氧氣；

燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊采用靜態(tài)風冷氫氧燃料電池，燃料電池生成的水進行不回收而是跟隨冷卻空氣直接排走。

進一步的，如上所述的一種市電補給燃料電池備用電源裝置，所述電解充氣模塊中的電解水來源為以下兩種來源中的一種：市政自來水、配套凈水裝置的雨水收集系統(tǒng)。

進一步的，如上所述的一種市電補給燃料電池備用電源裝置，所述電解充氣模塊中設(shè)置風冷散熱器控制電解供水溫度。

本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果在于：按照本發(fā)明技術(shù)方案形成的一種市電補給燃料電池備用電源裝置，僅需補給電解用水，使用維護方便，解決了傳統(tǒng)采用更換工業(yè)氫氣瓶補給的氫、空燃料電池備用電源裝置運營使用成本高的問題。采用氫氧燃料電池提高了相同活性面積條件下單片電池性能，避免了大氣污染造成電池性能和壽命的衰減，還有助于降低燃料電池堆成本。

與傳統(tǒng)方式比較，本發(fā)明的特點如下：

1)當氫、氧氣體耗完，利用電解水補充存儲氫氧氣實現(xiàn)備用電源裝置“充電”，可節(jié)約普通燃料電池備用電源需定期更換氣瓶的人力成本；所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊采用氣體無需循環(huán)的靜態(tài)風冷氫氧燃料電池系統(tǒng)簡單可靠，亦可避免環(huán)境空氣污染造成燃料電池性能和壽命的衰減。

2)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊采用燃料電池堆為氫氧風冷方案，可減小體積降低成本。

3)所述燃料電池備用電源中的電解充氣模塊可實現(xiàn)全自動無人值守，僅需利用自來水或收集雨水配套凈水裝置定期給電解充氣模塊補水，有利于降低備用電源裝置運行使用成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種市電補給燃料電池備用電源裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1為電解充氣模塊；2為燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊；3為測控及電力管 理模塊；4為氫氣存儲模塊；5為氧氣存儲模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明一種市電補給燃料電池備用電源裝置，包括電解充氣模塊1、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊2、測控及電力管理模塊3、氫氣存儲模塊4和氧氣存儲模塊5；

其中：測控及電力管理模塊3包含控制器、蓄電池和DC/DC電力變換管理裝置，通過測控及電力管理模塊3實現(xiàn)系統(tǒng)自動運行控制和電力管理；

氫氣存儲模塊4和氧氣存儲模塊5存儲的氣體比例為2：1，其功能為在市電供給正常時儲存市電電解水產(chǎn)生的氫氣、氧氣，以備市電斷電時向燃料電池發(fā)電系統(tǒng)供電；氫氣存儲模塊4和氧氣存儲模塊5存儲氣體的容量根據(jù)不同的持續(xù)供電時間目標進行比例放大或縮??；

電解充氣模塊1的作用是，當氫氣存儲模塊4和氧氣存儲模塊5中的氣體耗完時，利用電解水補充氫氣存儲模塊4中的氫氣和氧氣存儲模塊5中的氧氣；在本實施例中，電解充氣模塊1中的電解水來源為以下兩種來源中的一種：市政自來水、配套凈水裝置的雨水收集系統(tǒng)；并在電解充氣模塊1中設(shè)置風冷散熱器控制電解供水溫度。

燃料電池發(fā)電系統(tǒng)模塊2采用靜態(tài)風冷氫氧燃料電池，燃料電池生成的水進行不回收而是跟隨冷卻空氣直接排走。

本發(fā)明技術(shù)方案的工作模式類似于蓄電池：1.市電正?；蚧謴?fù)時采用市電保證氫氣存儲模塊4和氧氣存儲模塊5充滿狀態(tài)；2.一旦檢測到市電掉電，采用蓄電池啟動備用電源氫、氧供應(yīng)系統(tǒng)，燃料和氧氣均正常供應(yīng)后接通電池負載開關(guān)，為通信基站供電；3.氫氣存儲模塊4和氧氣存儲模塊5的參數(shù)設(shè)計為滿足 基站10～50h的連續(xù)供電。4.備用電源系統(tǒng)僅需要在電源發(fā)出缺水信號后，補充少量純凈水即可，亦可配備雨水收集凈化裝置進行自動補水。