用于电动汽车充电桩供电的能源独立型氢能发电系统的制作方法

1.本发明涉及用于电动汽车充电桩供电的能源独立型氢能发电系统。


背景技术：

2.为了应对城市水循环体系的破坏，正在积极进行城市水循环完善和分散型水管理体系建设的相关研究，但实际上目前缺乏以利用所收集到的雨水为目的的有效系统和技术。此外，韩国电力供应是中央集中式能源供应系统，但占供电量约30％的核电站每年都会发生事故和故障，且对高峰时段或停电的反应不足。目前，电动汽车充电桩使用韩国电力公司提供的电力，由于供电系统的限制，只能在有限的地区进行车辆充电。


技术实现要素：

3.技术问题
4.本发明的目的在于，提供一种通过地区分散型绿色环保能源供应系统向电动汽车充电桩供电，从而改善电动汽车充电桩的供电状态的系统。
5.解决问题的方案
6.一方面，本发明提出的用于电动汽车充电桩供电的能源独立型氢能发电系统包括：高级净水部，通过在储水箱中储存雨水、海水或自来水，去除沉淀物进行净水处理；太阳能水电解部，经过净水处理的用水向其流入，通过氢电解生成和储存清洁氢；能源生产和储存部，注入有清洁氢，通过燃料电池进行能源转换，并利用由太阳能集热板产生的能源进行能源生产和储存工艺；以及充电桩，接收储存在能源生产和储存部的能源，并将其用于电动汽车充电。
7.高级净水部被配置为：通过储水箱内部的筛网对雨水、海水或自来水进行第一次过滤，通过过滤器进行第二次过滤后，通过紫外线(uv)和膜滤器进行第三次过滤并进行净水处理，按照使用用途将处理工艺以包括凝聚、沉淀、过滤、活性炭吸附、反渗透和高级氧化的连续工艺进行处理。
8.太阳能水电解部被配置为：通过太阳能进行氢电解处理，将通过氢电解所产生的氢经过氢纯化过程转化为高纯度清洁氢并储存在储氢罐后，通过自动控制面板将预定量的清洁氢定期注入能源生产和储存部，由自动控制板分析和控制相对于氢电解时所需电力的太阳能发电效率。
9.能源生产和储存部被配置为：将所注入的清洁氢将通过燃料电池转换的能源和太阳能集热板产生的能源向电池管理系统(bms，battery management system)传递，并通过与太阳能水电解部的自动控制面板的联动控制最佳的能源生产和储存，通过燃料电池堆栈产生的电力由能源储存装置储存并用作应急电源，对燃料电池所生产的剩余电力的储存状态进行评估，并将以直流方式生产的电力切换为交流方式进行储存。
10.另一方面，本发明提出的用于电动汽车充电桩供电的能源独立型氢能发电方法，其特征在于，包括如下步骤：通过在高级净水部的储水箱中储存雨水、海水或自来水，去除
沉淀物进行净水处理；经过净水处理的用水流入太阳能水电解部，通过氢电解生成和储存清洁氢；向能源生产和储存部注入清洁氢，通过燃料电池进行能源转换，并利用由太阳能集热板产生的能源进行能源生产和储存工艺；以及通过充电桩接收储存在能源生产和储存部的能源，并将其用于电动汽车充电。
11.发明的效果
12.根据本发明的实施例，可通过地区分散型绿色环保能源供应系统向电动汽车充电桩供电，从而改善电动汽车充电桩的供电状态的系统。
附图说明
13.图1为示出本发明一实施例的用于电动汽车充电桩供电的能源独立型氢能发电系统的结构的图。
14.图2为用于说明本发明一实施例的用于电动汽车充电桩供电的能源独立型氢能发电方法的流程图。
15.图3为用于说明本发明一实施例的高级净水部的图。
16.图4为用于说明本发明一实施例的太阳能水电解部的图。
17.图5为用于说明本发明一实施例的能源生产和储存部的图。
18.图6为用于说明本发明一实施例的用于电动汽车充电桩供电的能源独立型氢能发电系统的工作过程的图。
19.图7为示出本发明一实施例的充电桩的图。
具体实施方式
20.本发明涉及一种通过地区分散型绿色环保能源供应系统向电动汽车充电桩供电，从而改善电动汽车充电桩的供电状态的系统，可利用智能电网和电力储存装置优化能源效率，在高峰时段或停电时提供应急电源。通过储存雨水和海水，进行高级净水处理，并使用水电解装置产生氢。将所产生的清洁氢储存在储氢罐中，并通过燃料电池发电。所产生的能源与利用太阳能面板的太阳能一同储存在一个储能系统中，所有过程都由一个自动控制面板控制。以下，将参照附图详细说明本发明的实施例。
21.图1为示出本发明一实施例的用于电动汽车充电桩供电的能源独立型氢能发电系统的结构的图。
22.本发明提出的用于电动汽车充电桩供电的能源独立型氢能发电系统包括高级净水部110、太阳能水电解部120、能源生产和储存部130以及充电桩(参照图7)。
23.高级净水部110被配置为：通过在储水箱111中储存雨水、海水或自来水，去除沉淀物进行净水处理。高级净水部110被配置为：通过储水箱111内部的筛网112对雨水、海水或自来水进行第一次过滤，通过过滤器113进行第二次过滤后，通过紫外线114和膜滤器115进行第三次过滤并进行净水处理。在此情况下，按照使用用途将处理工艺以包括凝聚、沉淀、过滤、活性炭吸附、反渗透和高级氧化的连续工艺进行处理。
24.太阳能水电解部120被配置为：经过净水处理的用水向其流入，在水电解装置121中通过氢电解生成清洁氢并储存在储氢罐123中。水电解装置121利用通过太阳能集热板122获取的太阳能进行氢电解处理。将通过氢电解所产生的氢经过氢纯化过程转化为高纯
度清洁氢并储存在储氢罐123后，通过自动控制面板124将预定量的清洁氢定期注入能源生产和储存部130，由自动控制板124分析和控制相对于氢电解时所需电力的太阳能发电效率。
25.能源生产和储存部130被配置为：注入有清洁氢，通过燃料电池进行能源转换，并利用由太阳能集热板产生的能源进行能源生产和储存工艺。能源生产和储存部130被配置为：将所注入的清洁氢将通过燃料电池131转换的能源和太阳能集热板122产生的能源向电池管理系统132传递，并通过与太阳能水电解部120的自动控制面板124的联动控制最佳的能源生产和储存。通过燃料电池堆栈131产生的电力由能源储存装置133储存并用作应急电源。能源生产和储存部130被配置为：对燃料电池131所生产的剩余电力的储存状态进行评估，并将以直流方式生产的电力切换为交流方式进行储存。
26.图2为用于说明本发明一实施例的用于电动汽车充电桩供电的能源独立型氢能发电方法的流程图。
27.本发明提出的用于电动汽车充电桩供电的能源独立型氢能发电方法，包括如下步骤：通过在高级净水部的储水箱中储存雨水、海水或自来水，去除沉淀物进行净水处理(步骤210)；经过净水处理的用水向太阳能水电解部流入，通过氢电解生成和储存清洁氢(步骤220)；向能源生产和储存部注入清洁氢，通过燃料电池进行能源转换，并利用由太阳能集热板产生的能源进行能源生产和储存工艺(步骤230)；以及通过充电桩接收储存在能源生产和储存部的能源，并将其用于电动汽车充电(步骤240)。
28.在步骤210中，通过在高级净水部的储水箱中储存雨水、海水或自来水，去除沉淀物进行净水处理。通过储水箱内部的筛网对雨水、海水或自来水进行第一次过滤，通过过滤器进行第二次过滤后，通过紫外线和膜滤器进行第三次过滤并进行净水处理。另外，按照使用用途将处理工艺以包括凝聚、沉淀、过滤、活性炭吸附、反渗透和高级氧化的连续工艺进行处理。
29.在步骤220中，经过净水处理的用水流入太阳能水电解部，通过氢电解生成和储存清洁氢。通过太阳能进行氢电解处理，将通过氢电解所产生的氢经过氢纯化过程转化为高纯度清洁氢并储存在储氢罐。之后，通过自动控制面板将预定量的清洁氢定期注入能源生产和储存部，由自动控制板分析和控制相对于氢电解时所需电力的太阳能发电效率。
30.在步骤230中，向能源生产和储存部注入清洁氢，通过燃料电池进行能源转换，并利用由太阳能集热板产生的能源进行能源生产和储存工艺。将所注入的清洁氢将通过燃料电池转换的能源和太阳能集热板产生的能源向电池管理系统传递，并通过与太阳能水电解部的自动控制面板的联动控制最佳的能源生产和储存。通过燃料电池堆栈产生的电力由能源储存装置储存并用作应急电源。对燃料电池所生产的剩余电力的储存状态进行评估，并将以直流方式生产的电力切换为交流方式进行储存。
31.在步骤240中，通过充电桩接收储存在能源生产和储存部的能源，并将其用于电动汽车充电。
32.图3为用于说明本发明一实施例的高级净水部的图。
33.根据本发明的一实施例，高级净水部通过在储水箱中储存雨水、海水或自来水，来去除沉淀物。通过储水箱内部的筛网进行第一次过滤后，通过过滤器320对取水泵310所供应的用水进行第二次过滤。之后，通过紫外线330和膜滤器340进行第三次过滤并进行净水
处理。本发明将重点放在按照用水使用用途进行的处理工艺上，处理工艺由凝聚、沉淀、过滤、活性炭吸附、反渗透和高级氧化的连续工艺组成。反应器的设计考虑了目标值的处理水平、最佳注入浓度、光照强度、接触时间和各水质因素的特性。此外，通过对个别单位要素系统的各处理目标材料进行控制和对维护时间进行手册化，可以长时间保持系统的高效率性能。
34.图4为用于说明本发明一实施例的太阳能水电解部的图。
35.根据本发明的一实施例，太阳能水电解部将经过净水处理的用水流入水电解装置410进行氢电解，由此产生清洁氢。水电解过程通过太阳能集热板420产生的太阳能高效运行，所产生的氢经过氢纯化430过程转化为高纯度清洁氢并储存在储氢罐440中。之后，通过自动控制面板将预定量的氢定期注入能源生产和储存部。由自动控制板分析相对于水电解时所需电力的太阳能发电效率，并由此高效运行。
36.图5为用于说明本发明一实施例的能源生产和储存部的图。
37.根据本发明的一实施例，注入能源生产和储存部的氢将通过燃料电池510进行转换的能源和由太阳能集热板520产生的能源向电池管理系统530传递，通过与自动控制面板的联动控制最佳的能源生产和储存工艺。通过燃料电池510堆栈产生的电力由能源储存装置540储存并用作应急电源。能源生产和储存部可对燃料电池510所生产的剩余电力的储存状态进行评估，并可设计成双向功率调节系统(pcs，power conditioning system)，以直流方式生产的电力切换为交流方式进行储存。
38.图6为用于说明本发明一实施例的用于电动汽车充电桩供电的能源独立型氢能发电系统的工作过程的图。
39.根据本发明的一实施例，在高级净水处理610中，通过在储水箱中储存雨水、海水或自来水，去除沉淀物。通过储水箱内部的筛网进行第一次过滤后，通过过滤器对取水泵610所供应的用水进行第二次过滤。之后，通过紫外线和膜滤器进行第三次过滤并进行净水处理612。本发明将重点放在按照用水使用用途进行的处理工艺上，处理工艺由凝聚、沉淀、过滤、活性炭吸附、反渗透和高级氧化的连续工艺组成。反应器的设计考虑了目标值的处理水平、最佳注入浓度、光照强度、接触时间和各水质因素的特性。此外，通过对个别单位要素系统的各处理目标材料进行控制和对维护时间进行手册化，可以长时间保持系统的高效率性能。
40.根据本发明的一实施例，在氢生产和储存620过程中，经过净水处理的用水流入水电解装置621进行氢电解，由此产生清洁氢。水电解过程通过太阳能集热板产生的太阳能622高效运行，所产生的氢经过氢控制和纯化623过程转化为高纯度清洁氢并储存在储氢罐中(624)。之后，通过自动控制面板将预定量的氢定期注入能源生产和储存部。由自动控制板分析相对于水电解时所需电力的太阳能发电效率，并由此高效运行。
41.根据本发明的一实施例，在能源生产和储存过程630中，所注入的氢将通过燃料电池631进行转换的能源和由太阳能集热板产生的太阳能622向电池管理系统传递以进行电力管理632，通过与自动控制面板的联动运行最佳的能源生产和储存工艺。通过燃料电池631堆栈产生的电力由能源储存装置，即，可通过电池633储存并用作应急电源。像这样储存的能源可用于动力推进和发电634。能源生产和储存部可对燃料电池631所生产的剩余电力的储存状态进行评估，并可设计成双向功率调节系统(pcs，power conditioning system)，
以直流方式生产的电力切换为交流方式进行储存。
42.图7为示出本发明一实施例的充电桩的图。
43.如图7所示，根据本发明的一实施例，充电桩接收储存在能源生产和储存部的能源，并将其用于电动汽车充电。充电桩可以包括用于供应能源的分配器和分配器控制器。此外，可以包括用于测量充电桩的温度和压力的温度和压力传感器、用于测量周围温度的周围温度传感器。
44.充电桩使用从能源生产和储存部接收的能源通过喷嘴和通信部为电动汽车充电，并可以通过仪表表示充电量。
45.上述装置可以实现为硬件组件、软件组件和/或硬件组件和软件组件的组合。例如，实施例中说明的装置和组件可利用处理器、控制器、算术逻辑单元(alu，arithmetic logic unit)、数字信号处理器(digital signal processor)、微型计算机(field programmable gate array)、现场可编程门阵列(fpga，field programmable gate array)、可编程逻辑单元(programmable logic unit)、微型处理器、或如可执行且响应指令的其他任何装置的一个以上通用计算机或专用计算机来实现。处理装置可执行操作系统(os)和在上述操作系统上运行的一个以上软件应用程序。并且，处理装置还可响应软件的执行来访问、存储、操作、处理和生成数据。为了便于理解，可将处理装置说明为使用一个元件，但本领域普通技术人员可以理解，处理装置包括多个处理元件(processing element)和/或各种类型的处理元件。例如，处理装置可以包括多个处理器或包括一个处理器和一个控制器。并且，例如并行处理器(parallel processor)的其他处理配置(processing configuration)也是可行的。
46.软件可以包括计算机程序(computer program)、代码(code)、指令(instruction)或它们中的一个以上的组合，并且可以配置处理装置以根据需要进行操作，或独立地或共同地(collectively)命令处理装置。软件和/或数据可以具体表现(embody)为任何类型的机器、组件(component)、物理装置、虚拟装置、计算机存储介质或装置，以便由处理装置解释或向处理装置提供指令或数据。软件可以分布在联网的计算机系统上，并以分布的方式存储或执行。软件和数据可以存储在一个以上的计算机可读记录介质中。
47.根据实施例的方法能够以可以通过各种计算机装置执行的程序指令的形式实现，并记录在计算机可读介质中。上述计算机可读介质可以包括单个或多个程序指令、数据文件、数据结构等。上述记录在介质上的程序指令可以是针对本实施例专门设计和配置的，或者可以是计算机软件领域的技术人员已知和可用的。计算机可读介质的示例包括，如硬盘、软盘和磁带等的磁性介质，如cd-rom和dvd等的光学记录介质，如软式光盘(floptical disk)等的磁光介质(magneto-optical medium)，以及rom、ram、闪存等专门用于存储和执行程序指令的硬件装置。程序指令的示例不仅包括如由编译器生成的机器语言代码，而且还包括可以使用解释器等通过计算机执行的高级语言代码。
48.如上所述，虽然参考有限的实施例和附图进行了说明，但本领域技术人员可以根据以上说明进行各种修改和改进。例如，以不同于所述方法的顺序执行所述技术，和/或以不同于所述方法的形式结合或组合的所述系统、结构、装置、电路等的组件，或其他组件或即使被同技术方案代替或替换也能够达到适当的结果。
49.因此，其他实施方式、其他实施例和等同于本发明保护范围的内容也属于本发明
的保护范围内。