[發明專利]一種直流耦合光伏離網制氫系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201910631260.1
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN112217192B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 李江松;谷雨;徐君
• 申請（專利權）人: 陽光電源股份有限公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02S40/30;C25B1/04;C25B9/65;C25B15/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 錢娜

本發明提供的直流耦合光伏離網制氫系統及其控制方法中，其直流耦合光伏離網制氫系統包括至少一個制氫槽系統、至少一個智能通信單元和至少一路功率優化組串；并且，其制氫槽系統中的電解設備供電端，通過相應功率優化組串中的N個組件級功率變換器，分別接收多個光伏組件的輸出電能；即便其中一個組件級功率變換器出現故障，還能通過其他N?1個組件級功率變換器接收相應光伏組件的輸出電能，避免了因單個DC/DC變換器出現故障而導致整個制氫系統關閉的問題，增加了配電的可靠性，增強了系統的冗余性能。并且，通過其功率優化組串中的各個組件級功率變換器分別進行MPPT控制，還能夠進行最大化制氫，保證光伏的最大化利用。

技術領域

本發明涉及自動控制技術領域，特別涉及一種直流耦合光伏離網制氫系統及其控制方法。

背景技術

近些年，光伏發電獲得了迅猛發展，但是由于其發電不穩定、能量密度低的缺點，常需要儲能系統進行配合；氫氣作為一種從制取到終端使用完全無污染的儲能介質，適于配合光伏發電來彌補上述缺點。目前商業化的光伏發電制氫系統大都采用并網方案，其光伏發電的電能需要經過DC/AC/DC的三級轉換，光伏能量利用率低，系統設備多、成本高；其制氫系統需要通過整流器接入電網，從網側獲取能量，因此需要建設高壓配電系統和相應的諧波治理裝置，增加成本和復雜度，并且在偏遠地區可能無法使用。

為解決交流制氫系統的種種缺點，現有技術中提出了直流耦合的光伏離網制氫系統，無需連接電網，并且功率變換級數少；如圖1所示，光伏板與制氫槽通過DC/DC變換器相連接，這樣光伏板的能量利用率高，并且控制簡單；但是，現有技術中的直流耦合光伏離網制氫系統，其DC/DC變換器出現故障時，會造成整個制氫系統關閉，造成嚴重的效益損失。

發明內容

本發明提供一種直流耦合光伏離網制氫系統及其控制方法，以解決現有技術中DC/DC變換器出現故障會造成整個制氫系統關閉的問題。

為實現上述目的，本申請提供的技術方案如下：

本發明一方面提供一種直流耦合光伏離網制氫系統，包括：至少一個制氫槽系統、至少一個智能通信單元和至少一路功率優化組串；其中：

所述功率優化組串包括：多個光伏組件和N個組件級功率變換器；N為大于1的正整數，且N的取值滿足所述功率優化組串電壓的配置要求；

所述功率優化組串中，各個組件級功率變換器的輸入端分別與對應的至少一個光伏組件相連；各個組件級功率變換器的輸出端依次串聯，串聯的兩端作為所述功率優化組串的輸出端、與一個制氫槽系統的電解設備供電端相連；

所述制氫槽系統通過一個所述智能通信單元分別與對應所述功率優化組串中的各個組件級功率變換器相連。

優選的，所述功率優化組串中的各個組件級功率變換器均為DC/DC變換器，且分別進行最大功率點跟蹤MPPT控制。

優選的，所述制氫槽系統的電解設備供電端分別與多個功率優化組串的輸出端相連。

優選的，所述制氫槽系統的電解設備供電端，還與至少一個光伏支路的輸出端相連；

所述光伏支路包括：DC/DC變換器和光伏組串；

所述DC/DC變換器的輸入端與所述光伏組串相連；

所述DC/DC變換器的輸出端作為所述光伏支路的輸出端；

所述DC/DC變換器的通信端還與相應制氫槽系統所連接的智能通信單元相連。

優選的，所述光伏支路還包括：

另外至少一個光伏組串；以及，

設置于全部光伏組串和所述DC/DC變換器的輸入端之間的匯流箱；其中，所述匯流箱的各個輸入端分別與對應的光伏組串相連，所述匯流箱的輸出端與所述DC/DC變換器的輸入端相連。