[發明專利]直流耦合光伏離網制氫系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202111301171.4
• 申請日: 2021-11-04
• 公開（公告）號: CN114182276A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 王國強;劉勇;王鵬
• 申請（專利權）人: 山東海氫能源科技有限公司
• 主分類號: C25B9/65
• 分類號: C25B9/65;C25B1/04;C25B1/50
• 代理公司: 深圳中創智財知識產權代理有限公司 44553
• 代理人: 李春林;鄭一帆

本發明涉及直流耦合光伏離網制氫系統及其控制方法，直流耦合光伏離網制氫系統包括：光伏方陣、電解槽、輔助用電設備、DC/DC變換單元和DC/AC變換單元；所述光伏方陣通過所述DC/DC變換單元，為所述電解槽供電；所述光伏方陣通過所述DC/AC變換單元，為所述輔助用電設備供電；其中，所述輔助用電設備所需功率為所述電解槽所需功率的10％±1％。保證電解設備的功率能夠跟隨光伏發電的功率，避免光伏發電不穩定。

技術領域

本發明涉及光伏發電及儲能控制技術領域，尤其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；但是，因光伏發電的不穩定性給整個制氫系統的控制帶來了很大的麻煩。

發明內容

鑒于現有技術的上述缺陷，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，以解決現光伏發電的不穩定與堿性制氫設備響應速率慢之間的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種直流耦合光伏離網制氫系統，包括：光伏方陣、電解槽、輔助用電設備、DC/DC變換單元和DC/AC變換單元；所述光伏方陣通過所述DC/DC變換單元，為所述電解槽供電；所述光伏方陣通過所述DC/AC變換單元，為所述輔助用電設備供電；其中，所述輔助用電設備所需功率為所述電解槽所需功率的10％±1％。

可選的，在一實施例中，所述直流耦合光伏離網制氫系統還包括：

儲能電池，用于貯存并負載所述光伏方陣的電能；

充放電裝置，所述光伏方陣通過所述充放電裝置對所述儲能電池進行充電或放電。

可選的，在一實施例中，所述充放電裝置的功率大于所述電解槽的功率；所述儲能電池的容量至少大于所述電解槽功率的20％。

可選的，在一實施例中，所述直流耦合光伏離網制氫系統還包括檢測單元，用于檢測所述儲能電池的電量并將所述電量傳送至所述充放電裝置。

可選的，在一實施例中，所述直流耦合光伏離網制氫系統還包括檢測單元，用于檢測所述儲能電池的電量并將所述電量傳送至所述充放電裝置。

可選的，在一實施例中，輔助用電設備包括：純水系統、冷凍水機、冷卻塔、堿液循環泵、補水泵、控制柜、變送器和分析儀表中的任意一種或多種。

可選的，在一實施例中，所述的直流耦合光伏離網制氫系統還包括直流母線，所述充放電裝置通過直流母線對所述儲能電池進行充電或放電。

本發明還公開上述任意一項直流耦合光伏離網制氫系統的控制方法，包括：

檢測所述儲能電池的電量；

獲取所述充放電裝置的工作狀態；

若所述充放電裝置的工作狀態為充電模式，則增加所述電解槽功率，直至所述儲能電池的電量達到滿負荷；

若所述充放電裝置的工作狀態為放電模式，則降低所述電解槽的功率。

可選的，在一實施例中，所述充放電裝置的工作狀態為放電模式，則降低所述電解槽的功率之后，包括步驟：