[發(fā)明專利]一種直流耦合制氫系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010533744.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN111585297A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷雨;李江松;郭健;徐君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陽(yáng)光電源股份有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/28
• 分類號(hào): H02J3/28;H02J3/38;C25B1/04
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 錢娜

本發(fā)明提供一種直流耦合制氫系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)包括：至少一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)和多個(gè)制氫槽系統(tǒng)；該發(fā)電系統(tǒng)中，其控制器用于控制其功率切換單元以自身相應(yīng)輸入端口接收到的電能直接或匯集后，通過自身相應(yīng)輸出端口為相應(yīng)制氫槽系統(tǒng)供電，以使接收到供電的制氫槽系統(tǒng)滿足制氫功率需求且各個(gè)接收到供電的制氫槽系統(tǒng)相互獨(dú)立運(yùn)行；從而在單個(gè)可再生能源系統(tǒng)的電能不能夠滿足單個(gè)制氫槽系統(tǒng)的制氫功率需求時(shí)，該功率切換單元能夠?qū)⒍鄠€(gè)可再生能源系統(tǒng)的電能輸出至相應(yīng)制氫槽系統(tǒng)中，且各個(gè)接收到供電的制氫槽系統(tǒng)相互獨(dú)立運(yùn)行，從而提高直流耦合制氫系統(tǒng)的能量利用率和安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制氫技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，尤其涉及一種直流耦合制氫系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境問題的不斷突出，新能源步入人們的視野，太陽(yáng)能發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷發(fā)展。由于太陽(yáng)能發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電存在不穩(wěn)定性、能量密度低的缺點(diǎn)，導(dǎo)致其產(chǎn)生的電能與電網(wǎng)需求的電能不匹配；以及，傳統(tǒng)的化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)具有容量小、壽命短等缺點(diǎn)，很多地區(qū)不得不棄光、棄風(fēng)、限電，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。氫氣作為一種從制取到終端使用完全無(wú)污染的儲(chǔ)能介質(zhì)，可以和光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電配合，彌補(bǔ)太陽(yáng)能發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電的缺點(diǎn)。

在實(shí)際新能源電站系統(tǒng)中，雖然，PEM(Proton Exchange Membrane，質(zhì)子交換膜片)電解槽的功率波動(dòng)可以從0％-100％產(chǎn)氫，但目前技術(shù)還不成熟，其壽命較短；因此，堿液電解槽系統(tǒng)仍是新能源電站級(jí)大規(guī)模制氫的必然選擇，但堿液電解槽有最小電流/電壓限制要求，一般需要其實(shí)際電流大于其額定電流的30％左右，否則，堿液電解槽產(chǎn)氣純度較低，堿液電解槽會(huì)主動(dòng)停機(jī)、甚至?xí)?lái)安全危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種直流耦合制氫系統(tǒng)及其控制方法，用于避免由于堿液電解槽的實(shí)際電流過小，而導(dǎo)致的堿液電解槽產(chǎn)氣純度較低的問題，從而提高直流耦合制氫系統(tǒng)的能量利用率和安全性。

本發(fā)明第一方面公開了一種直流耦合制氫系統(tǒng)，包括：至少一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)和多個(gè)制氫槽系統(tǒng)；所述發(fā)電系統(tǒng)包括：一個(gè)控制器、N個(gè)可再生能源系統(tǒng)、多個(gè)變換系統(tǒng)和功率切換單元；N為大于1的整數(shù)，其中：

所述變換系統(tǒng)和所述功率切換單元，均設(shè)置于N個(gè)對(duì)應(yīng)可再生能源系統(tǒng)到M個(gè)對(duì)應(yīng)制氫槽系統(tǒng)之間的電能傳輸路徑上；M為大于1的整數(shù)；

所述功率切換單元包括N個(gè)輸入端口和M個(gè)輸出端口；

所述控制器用于控制所述功率切換單元以自身相應(yīng)輸入端口接收到的電能直接或匯集后，通過自身相應(yīng)數(shù)輸出端口為相應(yīng)制氫槽系統(tǒng)供電，以使接收到供電的所述制氫槽系統(tǒng)滿足制氫功率需求且各個(gè)所述接收到供電的制氫槽系統(tǒng)相互獨(dú)立運(yùn)行。

可選的，所述發(fā)電系統(tǒng)中，所述變換系統(tǒng)位于相應(yīng)所述功率切換單元前級(jí)時(shí)：

所述變換系統(tǒng)的個(gè)數(shù)為N；

N個(gè)所述可再生能源系統(tǒng)的輸出端與N個(gè)所述變換系統(tǒng)的輸入端一一對(duì)應(yīng)相連；

N個(gè)所述變換系統(tǒng)的輸出端分別與所述功率切換單元的N個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)相連；

所述功率切換單元的M個(gè)輸出端口分別與M個(gè)對(duì)應(yīng)所述制氫槽系統(tǒng)的輸入端一一對(duì)應(yīng)相連。

可選的，所述發(fā)電系統(tǒng)中，所述變換系統(tǒng)位于相應(yīng)所述功率切換單元后級(jí)時(shí)：

所述變換系統(tǒng)的個(gè)數(shù)為M；

N個(gè)所述可再生能源系統(tǒng)的輸出端分別與所述功率切換單元的N個(gè)輸入端口一一對(duì)應(yīng)相連；

所述功率切換單元的M個(gè)輸出端口分別與所述M個(gè)所述變換系統(tǒng)的輸入端一一對(duì)應(yīng)相連；

M個(gè)所述變換系統(tǒng)的輸出端分別與M個(gè)所述制氫槽系統(tǒng)的輸入端一一對(duì)應(yīng)相連。

可選的，還包括：至少一個(gè)儲(chǔ)氫罐；