[實(shí)用新型]一種光伏制氫系統(tǒng)的控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202220286444.6
• 申請(qǐng)日: 2022-02-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN217230969U
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王韜;吳展;王凡;劉麗萍;郭海礁;王金意;王鵬杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C25B15/02
• 分類(lèi)號(hào): C25B15/02;C25B1/04;C25B9/65
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃垚琳

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光伏制氫系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述光伏制氫系統(tǒng)包括光伏板和電解槽系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括總控制器以及與其電連接的電壓檢測(cè)器、電流檢測(cè)器、溫度傳感器、逆變器、流量控制器和電流控制器；所述電壓檢測(cè)器、電流檢測(cè)器分別用于采集所述光伏板輸出端的電流值和電壓值；所述溫度傳感器用于實(shí)時(shí)采集所述光伏板的溫度信息；所述逆變器用于將從所述光伏板輸出端獲取的電能轉(zhuǎn)化后進(jìn)行輸出；所述流量控制器用于控制所述電解槽系統(tǒng)內(nèi)的電解液流量；所述電流控制器用于控制施加于所述電解槽系統(tǒng)的電流。本實(shí)用新型所述的光伏制氫系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)微光伏制氫系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電解制氫領(lǐng)域，尤其涉及光伏制氫系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，光伏發(fā)電已經(jīng)成為全球最經(jīng)濟(jì)的清潔能源，同時(shí)它的度電成本還在繼續(xù)下降，光伏發(fā)電的低度電成本給電解水制氫帶來(lái)了降低成本的機(jī)會(huì)。那么利用充足且經(jīng)濟(jì)的光伏電力解水生產(chǎn)綠氫，就可以不斷擴(kuò)大綠氫的應(yīng)用規(guī)模，加速實(shí)現(xiàn)全球各國(guó)減碳和脫碳的目標(biāo)。現(xiàn)有的主流電解水制氫技術(shù)主要包括三種：堿性電解水制氫、質(zhì)子交換膜(PEM)電解制氫以及高溫固體氧化物電解(SOEC)制氫。電解制氫技術(shù)中關(guān)鍵的核心設(shè)備是電解槽，三種電解技術(shù)對(duì)應(yīng)的分別為堿性電解槽、質(zhì)子交換膜電解槽及高溫固體氧化物電解槽。

就電解槽而言，前面提到的三種制氫技術(shù)均有其固有缺陷。例如，堿性水電解槽的缺點(diǎn)在于，(1)采用強(qiáng)堿KOH作為電解液，需要使用耐腐蝕金屬制造電解槽，增加成本；(2)堿水槽隔膜多采用石棉或PPS等材料，電阻高，增加能耗，阻氣性差，因而抗負(fù)荷波動(dòng)性差，啟停耗時(shí)長(zhǎng)；(3)堿性水電解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部件多，故障率高。對(duì)于PEM系統(tǒng)，目前主要的缺陷在于其核心部件-質(zhì)子交換膜通常采用貴金屬制成，成本很高。而高溫固體氧化物電解槽目前處于實(shí)驗(yàn)階段，電極性能損耗快，技術(shù)成熟度低。因此，目前的三種制氫技術(shù)在小規(guī)模、分布式制氫中適用性較差。

因此，由于以上三種電解制氫技術(shù)的固有缺陷，并不能很好地與光伏發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)用。例如，堿性水電解槽抗波動(dòng)性差，電功率波動(dòng)較大時(shí)，氫氣中混入氧氣的含量易出現(xiàn)較大波動(dòng)而引起爆炸風(fēng)險(xiǎn)，而太陽(yáng)能正是一種具波動(dòng)性較大的能源，因此堿性水電解技術(shù)應(yīng)用于光伏制氫系統(tǒng)抗負(fù)荷波動(dòng)性差。與此同時(shí)，堿性水電解槽小室之間為串聯(lián)運(yùn)行，并不能根據(jù)電負(fù)荷控制每個(gè)小室的產(chǎn)氫量，因此缺乏靈活性；質(zhì)子交換膜電解槽由于含有貴金屬電極催化劑，因而價(jià)格很高；SOEC現(xiàn)階段還遠(yuǎn)未成熟，并未能與光伏系統(tǒng)聯(lián)用。

另一方面，光伏板在陽(yáng)光照射下，其下方將出現(xiàn)溫度明顯上升的區(qū)域，稱(chēng)為“熱區(qū)”。該區(qū)域的出現(xiàn)，將顯著降低光伏發(fā)電的效率。如何將熱區(qū)熱量導(dǎo)出，降低光伏板溫度，是光伏發(fā)電行業(yè)的難題。

鑒于以上分析可知，電解制氫的核心部件是電解槽，其主要問(wèn)題在于成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高等。因此，需開(kāi)發(fā)適用于分布式制氫的小型、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性高的電解設(shè)備。電解槽本質(zhì)上為通電產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)的裝置，目前，反應(yīng)器的微型化是化工設(shè)備的發(fā)展的重要方向之一，因此催生出各種微化工裝置，例如微反應(yīng)器、微分離器、微電解槽等。

如何將微電解槽等微化工裝置與光伏板結(jié)合，實(shí)現(xiàn)電解制氫與降低光伏板溫度的自動(dòng)控制，是亟待解決的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種光伏制氫系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置總控制器、電壓檢測(cè)器、電流檢測(cè)器、溫度傳感器、逆變器、流量控制器和電流控制器等，可實(shí)現(xiàn)微電解槽-光伏制氫系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提出一種光伏制氫系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的控制方法。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型第一方面實(shí)施例提出了一種光伏制氫系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述光伏制氫系統(tǒng)包括光伏板和電解槽系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括總控制器以及與其電連接的電壓檢測(cè)器、電流檢測(cè)器、溫度傳感器、逆變器、流量控制器和電流控制器；

所述電壓檢測(cè)器、電流檢測(cè)器分別用于采集所述光伏板輸出端的電流值和電壓值；