[發明專利]一種離網式光伏制氫耦合供電系統

在審

• 申請號: 202211069588.7
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115425681A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 徐顯明;王金意;張暢;王鵬杰;鞏玉棟;潘龍;吳展
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;四川華能氫能科技有限公司;華能集團技術創新中心有限公司;四川華能太平驛水電有限責任公司;四川華能寶興河水電有限責任公司;四川華能嘉陵江水電有限責任公司;四川華能東西關水電股份有限公司;四川華能康定水電有限責任公司;四川華能涪江水電有限責任公司;華能明臺電力有限責任公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/28;H02J15/00;H02J7/35;C25B1/04;C25B9/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 曲進華

本發明提出一種離網式光伏制氫耦合供電系統，通過光伏發電設備進行發電，產生的電能通過供電控制模塊的調控，使部分電量存儲于蓄電池中，剩余則供給制氫模塊進行制氫工作，光氫耦合情況下，太陽能，電能，氫能和熱能的有效轉化和利用，實現了離網分布式光伏能源的有效消納，提高了可再生能源制備綠色電力的綜合利用效率，實現無電網支撐的條件下離網式光氫耦合系統的可靠供電。

技術領域

本發明涉及新能源技術領域，尤其涉及一種離網式光伏制氫耦合供電系統。

背景技術

隨著世界科學水平和技術水平的不斷發展，人類的生活以及生產水平有很大提高，人類對電力需求量越來越大，同時也出現了非常嚴重的現實問題——能源的不足和環境的嚴重污染。因此開發利用可再生新能源成為了當今重要的任務。在新能源的開發利用中由于太陽能的輻射量極大、利用時間極長、分布極廣以及在利用過程中產生的污染極少，因此太陽能的開發利用得到了前所未有的發展，利用太陽能這種清潔能源最好的方式之一就是太陽能光伏發電。但是光伏發電具有晝夜差異和天氣影響的特點，難以保證供電的連續性和穩定性，因此通常配備一定容量的儲能與其聯合運行，而氫能作為一種能量密度高、環境友好、易于存儲的清潔能源，將其與太陽能配合起來聯合運行，構成電氫綜合能源系統，可以顯著提高能源利用率，減少碳排放量，為實現“雙碳目標”提供新的解決思路。

目前國內建設的可再生能源制氫系統多以并網集中制氫方案為主，原因是有電網作為穩定能源支撐且各主要設備成熟。但隨著可再生能源制氫規模的不斷擴大，與并網制氫模式相比，離網制氫具有諸多優點。在并網制氫條件下，由于系統內電能需要經過逆變、升壓、整流多次變換，導致損耗較大，最終電能利用效率偏低。

發明內容

本發明提供一種離網式光伏制氫耦合供電系統，旨在實現離網分布式光伏能源的有效消納，提高了可再生能源制備綠色電力的綜合利用效率。

為此，本發明的技術目的在于提出一種離網式光伏制氫耦合供電系統，包括：

光伏發電模塊，用于通過光伏發電設備，基于光電效應產生電能，進行供電；

制氫模塊，用于利用所述光伏發電模塊產生的電能進行電解水制氫；

供電控制模塊，連接于所述光伏發電模塊和制氫模塊之間，用于代替并網供電，針對所述制氫模塊中不同類型用電方式，進行電力轉換，將對應形式的電能供給所述制氫模塊。

其中，制氫模塊包括多個電解槽、氫氣處理機構及氫氣存儲機構；其中，

每一所述電解槽均通過所述供電控制模塊傳輸的、光伏發電模塊產生的電能進行水電解，產生氫氣；

每一所述電解槽均連接所述氫氣處理機構，以進行氫氣的干燥和純化；

所述氫氣存儲機構為儲氫罐，連接所述氫氣處理機構，以將干燥、純化后的氫氣存儲到所述儲氫罐中，所述儲氫罐根據氫氣的使用頻率和時間選擇壓力和容量。

其中，每一所述電解槽均連接一主輔助供電裝置和備用輔助供電裝置；所述主輔助供電裝置和備用輔助供電裝置均連接至電解水制氫輔助系統；所述電解槽制氫產生的氫氣經過所述氫氣處理機構處理后，通過氫氣存儲機構的儲氫罐進行存儲。

其中，供電控制模塊包括：

第一電源轉換器，連接于所述電解槽和所述光伏發電模塊之間，用于將所述光伏發電模塊產生的直流電壓轉換為所述電解槽工作的直流電壓；

第二電源轉換器，連接于所述主輔助供電裝置和所述光伏發電模塊之間，用于將所述光伏發電模塊產生的直流電壓轉換為所述主輔助供電裝置工作的交流電壓；其中，所述第二電源轉換器將直流電壓轉換為AC三相交流電壓。