[發明專利]一種利用沙漠光伏進行電解制氫的方法

在審

• 申請號: 202111412541.1
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN114123264A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 楚帥;葛維春;張詩鉭;董輝;劉闖;許韋華;葛俊雄;王若為;朱佳寧;崔岱
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/38;H02J15/00;C25B1/04
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 黃青青

1.一種利用沙漠光伏進行電解制氫的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在沙漠的光伏地建造制氫工廠，利用沙漠的光伏在制氫工廠直接進行電解制氫；根據沙漠中的太陽光輻照度，計算光伏電池方陣發電功率，并計算氫氣生產流量；

S2、在沙漠中建設氫氣輸送管道，根據氫氣最大生產流量，確定輸氫管道的直徑；

S3、將制氫工廠生產的氫氣通過氫氣輸送管道輸送到沙漠外的火電廠，利用氫能進行發電。

2.根據權利要求1所述的一種利用沙漠光伏進行電解制氫的方法，其特征在于：所述步驟S1中，光伏電池方陣t時刻的發電功率的計算公式：

P_PV為t時刻的光伏電池方陣的發電功率(kW)；

r為太陽輻射能量(kW/m²)；

A_PV為光伏電池方陣總受光面積(m²)；

η_PV為光伏電池方陣光電轉換效率(％)；

A_m為第m個太陽能電池組件受光面積(m²)；

M為太陽能方陣電池組件數(件)；

η_m為第m個太陽能電池組件光電轉換效率(％)。

3.根據權利要求2所述的一種利用沙漠光伏進行電解制氫的方法，其特征在于：所述步驟S1中，t時刻氫氣生產流量為：

為t時刻氫氣生產流量(Nm³/h)；

η_H2為制氫效率(％)；

ρ_H2為電功率與氫流量的轉化系數(Nm³/kW)。

4.根據權利要求3所述的一種利用沙漠光伏進行電解制氫的方法，其特征在于：所述步驟S1中，根據t時刻氫氣生產流量，計算一天中最大氫氣生產流量：

V_H2max為一天中最大的氫氣生產流量(Nm³/h)。

5.根據權利要求4所述的一種利用沙漠光伏進行電解制氫的方法，其特征在于：所述步驟S2中，輸氫管道的直徑為：

D為輸氫管道直徑(m)；

T_H2為輸氫管道內氫氣溫度(K)；

w_H2為輸氫管道內氫氣流速(m/s)；

p_H2為輸氫管道內氫氣壓力(MPa)。

6.根據權利要求5所述的一種利用沙漠光伏進行電解制氫的方法，其特征在于：所述步驟S2中，對輸氫管道的泄露進行測試，輸氫管道的泄漏率為：

A為氫氣管道的泄漏率(％)；

T₁為管道測試起始溫度(℃)；

T₂為管道測試結束溫度(℃)；

P₁為管道測試起始絕對壓力(MPa)；

P₂為管道測試結束絕對壓力(MPa)。

7.根據權利要求6所述的一種利用沙漠光伏進行電解制氫的方法，其特征在于：所述步驟S2中，計算輸氫管道的成本：

C＝C_GC+C_JS+C_YW

C為氫氣管道輸送系統總成本(萬元)；

C_GC為管材費用(萬元)；

C_JS為建設費用(萬元)；

C_YW為運維費用(萬元)。