一种高速公路服务站的电动汽车供能装置的制作方法

本发明涉及自然能供能领域，特别是涉及一种高速公路服务站的电动汽车供能装置。

背景技术：

减少燃油动力汽车的使用，增加电动汽车的使用数量是降低碳排放，减少环境污染的有效手段之一。但目前由于电动汽车蓄电池容量问题，电动汽车有效行驶里程在300-400公里之间，如何在该里程内提供适宜的充电设备或备用电动汽车蓄电池组是亟需解决的问题。尤其是在偏远地区的高速公路上，更需要建立合适的服务站，为电动汽车进行充电。

而在交通基础建设方面，需要强化交通与智慧电网能源共享，若将太阳能、风能等自然能产生的电力接入服务站，为人和电动汽车提供能源，可实现节能减排。对于太阳能资源丰富山区，尤其是中国西部地区，地广人稀，可构建新型的微电网服务站，利用可再生能源-储能-发电实现服务站内“零碳”排放。

但是，目前尚不存在能为上述新型服务站供能的装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高速公路服务站的电动汽车供能装置，利用自然能为服务站供能，实现服务站内的“零碳”排放，减少环境污染。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高速公路服务站的电动汽车供能装置，包括储能部件、能量转换部件以及制电部件；

所述储能部件用于存储自然能量；

所述能量转换部件与所述储能部件连接，所述能量转换部件用于利用所述自然能量将工质由液态转换为汽态；

所述制电部件分别与所述能量转换部件、服务站电负载连接，所述制电部件用于利用汽态的工质获得电能，并为所述服务站电负载提供电能。

可选地，所述储能部件为熔盐蓄热部件；

所述熔盐蓄热部件包括太阳能集热模块、第一熔盐罐、第二熔盐罐、第一熔盐泵以及第二熔盐泵；

将所述太阳能集热模块、所述第一熔盐罐、所述能量转换部件、所述第二熔盐罐依次首尾相连以构成第一循环回路；

所述第一熔盐泵设置在所述第一熔盐罐与所述能量转换部件之间；所述第二熔盐泵设置在所述第二熔盐罐与所述太阳能集热模块之间。

可选地，所述高速公路服务站的电动汽车供能装置还包括风能转换部件；

所述风能转换部件与所述制电部件连接，所述风能转换部件用于利用风能将工质从液态转换为汽态，并将汽态的工质输送至所述制电部件。

可选地，所述风能转换部件包括风力发电模块、电解制氢模块、储氢模块以及燃氢模块；

所述燃氢模块依次与所述储氢模块、所述电解制氢模块、所述风力发电模块连接，所述燃氢模块还与所述制电部件连接，所述燃氢模块用于通过燃烧氢气以加热液态的工质，使工质由液态转换为汽态。

可选地，所述熔盐蓄热部件还包括电源模块；

所述电源模块分别与所述第一熔盐泵、所述第二熔盐泵连接，所述电源模块用于为所述第一熔盐泵、所述第二熔盐泵供电；

其中，所述电源模块包括太阳能光伏单元、储能蓄电池以及逆变单元；

所述太阳能光伏单元分别与所述储能蓄电池、所述逆变单元连接，所述储能蓄电池还与所述逆变单元连接；

所述太阳能光伏单元用于将太阳能转化为直流电能，并将所述直流电能传输至所述储能蓄电池以及所述逆变单元；

所述储能蓄电池用于存储所述太阳能光伏单元获取的直流电能；

所述逆变单元分别与所述第一熔盐泵、所述第二熔盐泵连接，所述逆变单元用于将所述太阳能光伏单元获得的直流电能逆变为交流电能，并为所述第一熔盐泵、所述第二熔盐泵供电。

可选地，所述高速公路服务站的电动汽车供能装置还包括热循环部件；

所述热循环部件分别与所述制电部件、所述能量转换部件以及服务站储水部件连接；所述热循环部件用于将所述制电部件排出的汽态的工质的热能转移至所述服务站储水部件中的水，从而为服务站供热，以及将汽态的工质转换为液态的工质，并将液态的工质输送至所述能量转换部件。

可选地，所述热循环部件包括凝汽器、热网换热器、热网循环泵以及给水泵；

所述凝汽器的输入端与所述热网换热器的汽侧输入端均与所述制电部件连接，所述凝汽器的输出端与所述热网换热器的汽侧输出端均与所述能量转换部件连接；所述给水泵设置在公共输出端与所述能量转换部件之间，所述公共输出端为所述凝汽器的输出端和所述热网换热器的汽侧输出端公用的一端；

所述凝汽器用于将所述制电部件排出的汽态的工质冷凝为液态的工质，并将液态的工质输送至所述能量转换部件；

所述热网换热器与所述服务站储水部件连通；所述热网换热器用于将所述制电部件排出的汽态的工质转换成液态的工质；

所述热网循环泵设置在所述热网换热器与所述服务站储水模块之间。

可选地，所述能量转换部件包括依次连接的过热器、蒸汽发生器以及预热器；

所述储能部件的输出端与所述过热器的输入端连接，所述预热器的输出端与所述储能部件的输入端连接；

所述过热器的输出端与所述制电部件的输入端连接，所述热循环部件的输出端与所述预热器的输入端连接。

可选地，所述制电部件包括汽轮机以及与所述汽轮机连接的发电模块；

所述汽轮机与所述能量转换部件连接，所述汽轮机用于利用所述能量转换部件输送的汽态的工质获得机械能；

所述发电模块与所述服务站电负载连接，所述发电模块用于将所述机械能转换为电能，并为所述服务站电负载供电。

可选地，所述服务站电负载包括蓄电池组、充电桩以及服务站电网。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明利用储能部件存储的自然能将工质由液态转换为汽态，制电部件利用汽态的工质获得电能，并为服务站电负载提供电能，从而实现为服务站供能的目的，且为服务站供能的过程中只使用了自然能，实现了服务站内的“零碳”排放，减少了环境污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明高速公路服务站的电动汽车供能装置的结构示意图；

图2为本发明高速公路服务站的电动汽车供能装置示意图；

图3为本发明高速公路服务站的电动汽车供能装置在紧急运行时的装置示意图。

符号说明：

1—储能部件，11—太阳能集热模块，12—第一熔盐罐，13—第二熔盐罐，14—第一熔盐泵，15—第二熔盐泵，16—太阳能光伏单元，17—储能蓄电池，18—逆变单元，2—能量转换部件，21—预热器，22—蒸汽发生器，23—过热器，3—制电部件，31—汽轮机，32—发电模块，4—服务站电负载，41—蓄电池组，42—充电桩，43—服务站，51—风力发电模块，52—电解制氢模块，53—储氢模块，54—燃氢模块，61—凝汽器，62—热网换热器，63—热网循环泵，64—给水泵，7—第一阀门，8—第二阀门，9—第三阀门，10—第四阀门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种高速公路服务站供能装置，利用储能部件存储的自然能量将工质由液态转换为汽态，再根据汽态的工质获得电能，并为服务站电负载供电，从而实现服务站“零碳”排放，减少环境污染。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本实施例提供的高速公路服务站的电动汽车供能装置包括储能部件1、能量转换部件2以及制电部件3；所述储能部件1用于存储自然能量；所述能量转换部件2与所述储能部件1连接，所述能量转换部件2用于利用所述自然能量将工质由液态转换为汽态；所述制电部件3分别与所述能量转换部件2、服务站电负载4连接，所述制电部件3用于利用汽态的工质获得电能，并为所述服务站电负载4提供电能。具体地，所述工质为空气、燃气、水蒸气、水、制冷剂等。

其中，所述服务站电负载4包括蓄电池组41、充电桩42以及服务站电网，即本实施例提供的高速公路供能装置所产生的电能的应用有三方面。第一，为蓄电池组41充电，且所述蓄电池组41为多组设置，电动汽车进入服务站可直接更换为充满电的蓄电池组。第二，为所述充电桩42充电，且所述充电桩42为多组设置，电动汽车进入服务站可直接由所述电动汽车的充电桩10进行充电。第三，为服务站43的电网供电，为休息留宿的出行人员提供日常用电。

可选地，所述储能部件1为熔盐蓄热部件；所述熔盐蓄热部件包括太阳能集热模块11、第一熔盐罐12、第二熔盐罐13、第一熔盐泵14以及第二熔盐泵15；将所述太阳能集热模块11、所述第一熔盐罐12、所述能量转换部件2、所述第二熔盐罐13依次首尾相连以构成第一循环回路；所述第一循环回路内有熔盐流通，具体地，所述熔盐为多元熔盐，使用温度范围为100-550℃。所述第一熔盐泵14设置在所述第一熔盐罐12与所述能量转换部件2之间；所述第二熔盐泵15设置在所述第二熔盐罐13与所述太阳能集热模块11之间。

具体地，如图2所示，所述太阳能集热模块11为太阳能集热器，所述太阳能集热器吸收太阳辐射并将产生的热量传递到熔盐中。所述第一熔盐罐12为高温熔盐罐，所述高温熔盐罐内存储高温熔盐。所述第一熔盐泵14为高温熔盐泵，所述高温熔盐泵用于将高温熔盐泵送至所述能量转换部件2；经过能量转换部件2后，高温熔盐降温变为低温熔盐。所述第二熔盐罐13为低温熔盐罐，所述低温熔盐罐用于存储低温熔盐。所述第二熔盐泵15为低温熔盐泵，所述低温熔盐泵用于将低温熔盐泵送至太阳能集热器，使太阳能集热器再次完成对太阳能的收集存储。

进一步地，所述熔盐蓄热部件还包括电源模块；所述电源模块分别与所述第一熔盐泵14、所述第二熔盐泵15连接，所述电源模块用于为所述第一熔盐泵14、所述第二熔盐泵15供电。

其中，所述电源模块包括太阳能光伏单元16、储能蓄电池17以及逆变单元18；所述太阳能光伏单元16分别与所述储能蓄电池17、所述逆变单元18连接，所述储能蓄电池17还与所述逆变单元18连接；所述太阳能光伏单元16用于将太阳能转化为直流电能，并将所述直流电能传输至所述储能蓄电池17以及所述逆变单元18；所述储能蓄电池17用于存储所述太阳能光伏单元16获取的直流电能；所述逆变单元18分别与所述第一熔盐泵14、所述第二熔盐泵15连接，所述逆变单元18用于将所述太阳能光伏单元16获得的直流电能逆变为交流电能，并为所述第一熔盐泵14、所述第二熔盐泵15供电。

进一步地，所述太阳能光伏单元16为太阳能光伏板，所述逆变单元18为逆变器；在太阳能光伏板发电时，太阳能光伏板产生的电能直接输送给逆变器或者输送至所述储能蓄电池17存储；在太阳能光伏板无法发电时，储能蓄电池17将存储的电能输送给逆变器供电，进而为第一熔盐泵14、第二熔盐泵15提供电源。

优选地，所述高速公路服务站的电动汽车供能装置还包括风能转换部件；所述风能转换部件与所述制电部件3连接，所述风能转换部件用于利用风能将工质从液态转换为汽态，并将汽态的工质输送至所述制电部件。具体地，所述风能转换部件包括风力发电模块51、电解制氢模块52、储氢模块53以及燃氢模块54；所述燃氢模块54依次与所述储氢模块53、所述电解制氢模块52、所述风力发电模块51连接，所述燃氢模块54还与所述制电部件3连接，所述燃氢模块54用于通过燃烧氢气以加热液态的工质，使工质由液态转换为汽态。

具体地，所述风力发电模块51产生的全部电能用来电解制氢，所述电解制氢模块52产生的氢气储存在所述储氢模块53内。

进一步地，所述高速公路服务站的电动汽车供能装置还包括热循环部件；所述热循环部件分别与所述制电部件3、所述能量转换部件2以及服务站储水部件4连接；所述热循环部件用于将所述制电部件3排出的汽态的工质的热能转移至所述服务站储水部件4中的水，从而为服务站供热，以及将汽态的工质转换为液态的工质，并将液态的工质输送至所述能量转换部件2。

具体地，所述热循环部件包括凝汽器61、热网换热器62、热网循环泵63以及给水泵64；所述凝汽器61的输入端与所述热网换热器62的汽侧输入端均与所述制电部件3连接，所述凝汽器61的输出端与所述热网换热器62的汽侧输出端均与所述能量转换部件2连接；所述给水泵64设置在公共输出端与所述能量转换部件之间；所述公共输出端为所述凝汽器61的输出端和所述热网换热器的汽侧输出端公用的一端。

所述凝汽器61用于将所述制电部件3排出的汽态的工质冷凝为液态的工质，并将液态的工质输送至所述能量转换部件2；所述热网换热器62与所述服务站储水部件连通；所述热网换热器62用于将所述制电部件排出的汽态的工质转换为液态的工质；所述热网循环泵63设置在所述热网换热器与所述服务站储水模块之间。具体地，所述热网换热器62的水侧出口与所述服务站储水部件的热水入口连通，所述热网换热器62的水侧入口通过所述热网循环泵63与所述服务站储水部件的冷水出口连通；所述热网换热器62的汽侧入口与所述制电部件3连通，所述热网换热器的汽侧出口通过所述给水泵64与所述能量转换部件2连通。所述热网换热器工作过程中，将所述汽态的工质中的热量传递至冷水中，从而使汽态的工质冷凝为液态的工质。

优选地，所述能量转换部件2包括依次连接的过热器23、蒸汽发生器22以及预热器21；所述储能部件1的输出端与所述过热器的输入端连接，所述预热器的输出端与所述储能部件1的输入端连接；所述过热器的输出端与所述制电部件3的输入端连接，所述热循环部件6的输出端与所述预热器的输入端连接。

具体地，所述储能部件1的的第一熔盐罐12通过所述第一熔盐泵14与所述过热器23的盐侧入口连通，所述过热器23的盐侧出口与所述蒸汽发生器22的盐侧入口连通，所述蒸汽发生器22的盐侧出口与所述预热器21的盐侧入口连通，所述预热器21的盐侧出口与所述储能部件1的第二熔盐罐13连通。所述预热器21的水侧出口与所述蒸汽发生器22的水侧入口连通，所述蒸汽发生器22的汽侧出口与所述过热器23的汽侧入口连通，所述过热器23的汽侧出口通过第一阀门7与所述制电部件3的汽轮机连通，所述热循环部件6的公共输出端依次通过给水泵64、第四阀门10与所述预热器21的水侧入口连通。

进一步地，所述制电部件3包括汽轮机31以及与所述汽轮机31连接的发电模块32，且所述汽轮机31与所述发电模块32轴连接；所述汽轮机31还与所述能量转换部件2连接，所述汽轮机31用于利用所述能量转换部件2输送的汽态的工质获得机械能；所述发电模块32与所述服务站电负载4连接，所述发电模块32用于将所述机械能转换为电能，并为所述服务站电负载4供电。

实施例二

本实施例提供的高速公路服务站的电动汽车供能装置与本发明实施例一提供的高速公路服务站的电动汽车供能装置基本相同，不同之处在于本发明实施例所述的热循环部件与所述风能转换部件连接，如图3所示。

所述热循环部件的公共输出端依次通过给水泵64、第三阀门9与所述风能转换部件的燃氢模块的输入端连接，从而将通过热循环部件得到的液态的工质输送至所述燃氢模块加热；所述燃氢模块的输出端通过第二阀门8与所述制电部件3的汽轮机31连接，从而将汽态的工质输送至所述汽轮机31发电。通过上述连接，能够实现风能转换部件中工质的循环使用，节约能源，减少污染。

本实施例提供的高速公路服务站的电动汽车供能装置工作过程如下：

正常运行时，存储在高温熔盐罐中的高温熔盐在高温熔盐泵的作用下，通过过热器的盐侧入口进入到过热器，再依次经过蒸汽发生器、预热器，将高温熔盐中的热量对应传递到过热器、蒸汽发生器以及预热器水侧的水中，使水蒸发为水蒸汽，同时得到低温熔盐，并通过低温熔盐泵，将低温熔盐输送至太阳能集热器再次吸收太阳能。

此过程中，高温熔盐泵和低温熔盐泵的动力电源由太阳能光伏板吸收的太阳能提供。

上述过程得到的水蒸汽进入到汽轮机，利用水蒸汽的高温高压推动汽轮机旋转，进而带动发电模块发电。所获得的电能用于为服务站供电，包括正常为电动汽车充电、以及日常用电。被汽轮机排出的水蒸汽一路进入到凝汽器，直接冷凝为水；一路进入到热网换热器，利用水蒸汽的热量服务站提供热源，放热后的水蒸汽液化为水，在给水泵的作用下，再次回流到预热器。其中，水蒸汽进入到汽轮机的过程，由第一阀门控制；液态水回流到预热器中可通过第四阀门控制。

当熔盐储存的热量不足以提供服务站的电能和热能时，紧急发电系统启动。风力发电模块产生的全部电能用来电解制氢，并将得到氢能源存储在储氢罐中，当需要紧急发电时，燃氢模块燃烧氢气，使液态的水变为水蒸汽，并进入到汽轮机，进一步发电。其中，由第三阀门9控制由凝汽器和热网换热器进入到燃氢模块中的水；由第二阀门8控制由燃氢模块进入到汽轮机中的水蒸汽。

相对于现有技术，本发明还具有以下优点：

(1)本发明提出了一种高速公路服务站的电动汽车供能装置，利用自然能储热进行发电、供电和供暖，实现了服务站内“零碳”排放。

(2)本发明在设置太阳能发电的同时，设置了风力转换部件，该部件在太阳能储能不足时，为服务站内提供能量。在太阳能、风能和储能部件的耦合作用下，高速公路上的服务站既能为电动汽车和出行人员提供能量，又能实现服务站内“零碳”排放，具有良好的使用价值和环境效益。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。