CN111996542B - 一种制氢系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制氢系统及其控制方法，可再生能源发电系统为制氢装置提供制氢电能；制氢装置向主氢气支路输出合格氢气；制氢装置向混合氢气支路输出不合格氢气；混合氢气支路还接收高纯氢气；混合氢气支路中设置有两个阀门，分别控制混合氢气支路中氢气混合设备对高纯氢气和不合格氢气的接收量、以使氢气混合设备混合后的氢气为合格氢气；氢气混合设备输出的合格氢气，输出至所述主氢气支路中的提纯支路或所述混合氢气支路中的提纯支路；从而通过混合氢气支路中设置的两个阀门确保输出的氢气浓度满足合格氢气的要求，提高氢能源的利用率。

Description

一种制氢系统及其控制方法

技术领域

本发明属于制氢技术领域，更具体的说，尤其涉及一种制氢系统及其控制方法。

背景技术

参见图1，现有的制氢系统1包括：电解槽2，电解槽2的阳极室2a，阳极室2a的阳极8，电解槽2的隔膜10，电解槽2的阴极室2b，阴极室2b的阴极9，氧气流路R1，排出口11、12，氢气流路R2，气体纯度分析计3，压缩机4，精制器5，储存罐6，阴极侧气体排出路R5，氮供给路R4，氮(N₂)源13，氢气流路R2、控制装置7，调节阀V1、V2、V3和V4；具体的，将可再生能源发电的直流电直接输入电解槽2中，在阳极室2a中的阳极10侧分解电解液产生氧气，在阴极室2b的阴极9侧生产氢气。正常工作时，氧气通过氧气流路R1至排出口11排出制氢系统；氢气则通过氢气流路R2进入气体纯度分析计3，纯度合格的氢气则依次流经压缩机4进入精制器5进行脱氧干燥后存入储存罐6中；纯度不合格的氢气则通过电磁流量调节阀V2进入阴极侧气体排出路R5后近排出口12排出系统外。

监测装置对氢气流路R2中的阴极侧气体的氢浓度或氧浓度、水电解槽2的电力供给量中的至少一个进行监测；例如，监测装置基于气体纯度分析仪3的测量结果来监测氢气流路R2中的压缩机4的上游侧的氢浓度，通过设置在水电解系统1中的功率计的测量值监测电力供给量；监测装置将监测数据反馈给控制装置7，控制装置7基于监测装置的监测数据来控制流量调节阀。

但是，本方案将产生不合格氢气的管路中直接引入高纯氢气，来提高不合格氢气的纯度，无法保证混合后的氢气浓度满足合格氢气的要求；在混合后的氢气依然浓度不合格时，同样造成能源浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种制氢系统及其控制方法，用于将不合格氢气与纯氢气混合，以使混合后的氢气浓度满足合格氢气的要求，提高氢能源的利用率。

本发明第一方面公开了一种制氢系统，包括：可再生能源发电系统、制氢装置、主氢气支路和混合氢气支路；

所述可再生能源发电系统为所述制氢装置提供制氢电能；

所述制氢装置的第一出气口向所述主氢气支路的第一进气口输出合格氢气；

所述制氢装置的第二出气口向所述混合氢气支路的第一进气口输出不合格氢气；

所述混合氢气支路的第二进气口接收高纯氢气；

所述混合氢气支路中设置有两个阀门，分别控制所述混合氢气支路中氢气混合设备对高纯氢气和不合格氢气的接收量、以使所述氢气混合设备混合后的氢气为合格氢气；

所述氢气混合设备输出的合格氢气，输出至所述主氢气支路中的提纯支路或所述混合氢气支路中的提纯支路。

可选的，还包括：至少一个储氢装置；

所述主氢气支路中的提纯支路和/或所述混合氢气支路中的提纯支路向相应的所述储氢装置输出高纯氢气。

可选的，所述混合氢气支路包括：回收支路、反馈支路、氢气混合罐、第一阀门和第二阀门；

所述氢气混合罐作为所述氢气混合设备；

所述制氢装置的第二出气口通过所述回收支路和所述第一阀门，输出不合格氢气至所述氢气混合罐的第一进气口；

所述反馈支路将接收到的高纯氢气通过所述第二阀门输出至所述氢气混合罐的第二进气口；

所述氢气混合罐的出气口与所述主氢气支路的第二进气口相连，以使所述氢气混合罐输出的合格氢气通过所述主氢气支路中的提纯支路进行提纯。

可选的，所述回收支路，包括：不合格氢气收集罐和第三阀门；

所述不合格氢气收集罐的进气口通过所述第三阀门接收所述不合格氢气；

所述不合格氢气收集罐的第一出气口通过所述第一阀门与所述氢气混合罐的第一进气口相连。

可选的，所述反馈支路，包括：第二氢气缓冲罐和第五阀门；

所述第二氢气缓冲罐的进气口通过所述第五阀门接收所述高纯氢气；

所述第二氢气缓冲罐的出气口通过所述第二阀门与所述氢气混合罐的第二进气口相连。

可选的，所述混合氢气支路包括：回收支路、反馈支路、第二氢气缓冲罐、第一阀门、第五阀门和提纯支路；

所述第二氢气缓冲罐作为所述氢气混合设备；

所述制氢装置的第二出气口依次通过所述回收支路和所述第一阀门，输出不合格氢气至所述第二氢气缓冲罐的第一进气口；

所述反馈支路将接收到的高纯氢气通过所述第五阀门输出至所述第二氢气缓冲罐的第二进气口；

所述第二氢气缓冲罐的出气口输出合格氢气，并通过所述混合氢气支路中的提纯支路进行提纯。

可选的，所述回收支路，包括：不合格氢气收集罐、第三阀门、第二氢气减压单元、第二阀门和第二单向阀门；

所述不合格氢气收集罐的进气口通过所述第三阀门接收所述不合格氢气；

所述不合格氢气收集罐的第一出气口通过所述第一阀门与所述第二氢气减压单元的进气口相连；

所述第二氢气减压单元的出气口依次通过所述第五阀门和所述第二单向阀门，与所述第二氢气缓冲罐的第一进气口相连。

可选的，所述反馈支路，包括：接收高纯氢气的管道。

可选的，所述氢气混合设备内设置有氢气纯度分析仪；

所述氢气纯度分析仪，与所述第一阀门连锁。

可选的，所述反馈支路还包括：第一氢气减压单元和第四阀门；

所述高纯氢气依次通过所述第五阀门、所述第一氢气减压单元以及所述第四阀门，传输至所述第二氢气缓冲罐。

可选的，所述储氢装置与所述主氢气支路的出气口之间，设置有第六阀门。

可选的，所述不合格氢气收集罐内设置有氢气纯度分析仪；

所述不合格氢气收集罐的第二出气口用于通过安全阀将氢气释放至所述制氢系统外部。

可选的，所述制氢装置内设置有氢气纯度分析仪；

所述制氢装置的氢气纯度分析仪与所述第三阀门连锁；

所述制氢装置的第三出气口用于将氢气释放至所述制氢系统外部。

可选的，所述混合氢气支路中的提纯支路，包括：第十一阀门、第二氢气纯化装置、第十阀门和第三单向阀门；

所述第二氢气纯化装置的进气口通过所述第十一阀门与所述第二氢气缓冲罐输出的出气口相连；

所述第二氢气纯化装置的出气口依次通过所述第十阀门和所述第三单向阀门与相应的储氢装置的进气口相连。

可选的，所述主氢气支路包括：第七阀门、第一氢气缓冲罐、第八阀门、第一氢气纯化装置和第九阀门；

所述第七阀门的进气口作为所述主氢气支路的第一进气口；

所述第一氢气缓冲罐的第一进气口与所述第七阀门的出气口相连；

所述第一氢气缓冲罐的出气口与通过所述第八阀门与所述第一氢气纯化装置的进气口相连；

所述第一氢气缓冲罐的第二进气口作为所述主氢气支路的第二进气口；

所述第一氢气纯化装置的出气口通过所述第九阀门与相应的储氢装置的进气口的相连。

可选的，所述主氢气支路包括：第七阀门、第一氢气缓冲罐、第八阀门、第一氢气纯化装置、第九阀门和第一单向阀门；

所述第七阀门的进气口作为所述主氢气支路的第一进气口；

所述第一氢气缓冲罐的第一进气口与所述第七阀门的出气口相连；

所述第一氢气缓冲罐的出气口与通过所述第八阀门与所述第一氢气纯化装置的进气口相连；

所述第一氢气纯化装置的出气口输出高纯氢气，并依次通过所述第九阀门和所述第一单向阀门与相应的储氢装置的进气口的相连。

本发明第二方面公开了一种制氢系统的控制方法，应用于本发明第一方面任一所述的制氢系统，所述制氢系统的控制方法包括：

所述制氢系统中混合氢气支路的氢气混合设备分别接收高纯氢气和不合格氢气；

判断所述氢气混合设备内的氢气是否满足合格氢气的要求；

若所述氢气混合设备内的氢气满足合格氢气的要求，则所述氢气混合设备停止接收所述不合格氢气；

所述氢气混合设备停止接收所述高纯氢气。

可选的，所述氢气混合设备停止接收所述高纯氢气，与，所述氢气混合设备停止接收所述不合格氢气，同时执行；

或者，

所述氢气混合设备停止接收所述不合格氢气之后，延迟预设时间段，再停止接收所述高纯氢气。

可选的，在停止接收所述高纯氢气之后，还包括：

在所述氢气混合设备内的氢气压力稳定后，所述氢气混合设备将氢气传输至所述制氢系统中的主氢气支路的提纯支路，或者，混合氢气支路中的提纯支路的进气口。

可选的，在所述制氢系统中的制氢装置内设置有氢气纯度分析仪时，还包括：

在任一步骤前后，当所述制氢装置内的氢气为所述合格氢气时，所述制氢装置通过自身的第一出气口将所述合格氢气传输至所述制氢系统的主氢气支路；

在所述制氢系统中混合氢气支路的氢气混合罐分别接收高纯氢气和不合格氢气之前，当所述制氢装置内的氢气为不合格氢气时，所述制氢装置通过自身的第二出气口将所述不合格氢气传输至所述制氢系统的回收支路。

可选的，在任一步骤前后，还包括：当所述制氢装置内的氢气浓度小于预设不合格氢气浓度时，所述制氢装置通过自身的第三出气口将氢气释放至所述制氢系统外部。

可选的，当所述制氢系统中回收支路的不合格氢气收集罐内设置有氢气纯度分析仪时，在所述不合格氢气收集罐接收到氢气之后，还包括：

当所述不合格氢气收集罐的氢气浓度小于预设不合格氢气浓度时，所述不合格氢气收集罐通过自身的第二出气口将氢气释放至所述制氢系统外部；

当所述不合格氢气收集罐的氢气浓度大于等于预设不合格氢气浓度时，所述不合格氢气收集罐的第一出气口通过所述制氢系统的第一阀门将氢气传输至所述氢气混合设备的第一进气口。

从上述技术方案可知，本发明提供的一种制氢系统，可再生能源发电系统为制氢装置提供制氢电能；制氢装置的第一出气口向主氢气支路的第一进气口输出合格氢气；制氢装置的第二出气口向混合氢气支路的第一进气口输出不合格氢气；混合氢气支路的第二进气口接收高纯氢气；混合氢气支路中设置有两个阀门，分别控制混合氢气支路中氢气混合设备对高纯氢气和不合格氢气的接收量、以使氢气混合设备混合后的氢气为合格氢气；氢气混合设备输出的合格氢气，输出至主氢气支路中的提纯支路或所述混合氢气支路中的提纯支路；从而通过混合氢气支路中设置的两个阀门确保输出的氢气浓度满足合格氢气的要求，提高氢能源的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的一种制氢系统的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种制氢系统的示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种制氢系统的示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种制氢系统的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种制氢系统的控制方法的流程图；

图6是本发明实施例提供的另一种制氢系统的控制方法的流程图；

图7是本发明实施例提供的另一种制氢系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例提供了一种制氢系统，用于解决现有技术将产生不合格氢气的管路中直接引入高纯氢气，来提高不合格氢气的纯度，无法保证混合后的氢气浓度满足合格氢气的要求；在混合后的氢气依然浓度不合格时，同样造成能源浪费的问题。

参见图2和图3，该制氢系统，包括：可再生能源发电系统(如图2和图3所示的可再生能源)、制氢装置、主氢气支路(包括如图2所示的a1、a2、a3、氢气缓冲罐#1和氢气纯化装置，或者，包括如图3所示的a1、a2、a3、氢气缓冲罐#1和第一氢气纯化装置、单向阀#1)和混合氢气支路(包括如图2所示的b1、b2、b3、不合格氢气收集罐、氢气缓冲罐#2、by、bx、氢气减压和氢气混合罐；或者，包括如图3所示的b1、b2、b3、不合格氢气收集罐、氢气缓冲罐#2、by、bx、氢气减压1#、氢气纯化装置2#、b4、b5和单向阀3#)。

可再生能源发电系统为制氢装置提供制氢电能；具体的，可再生能源发电系统的输出端与制氢装置的输入端相连；需要说明的是，可再生能源发电系统的功率范围为0～100％，可再生能源发电系统的功率小于阈值，如30％时，制氢装置产生的氢气纯度过低、不能满足应用需求。

该制氢装置包括电解槽和后处理设备；其电解槽与后处理设备的具体选型，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

制氢装置的第一出气口与主氢气支路的第一进气口相连，以使制氢装置的第一出气口向主氢气支路的第一进气口输出合格氢气；主氢气支路对合格氢气进行处理，使经主氢气支路处理后的氢气浓度达到应用需求；需要说明的是，主氢气支路的处理过程包括提纯，还可以包括升压等，其具体处理过程在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

主氢气支路的出气口向相应的储氢装置输出高纯氢气，以使储氢装置存储高纯氢气，储氢装置表示存储高纯氢气的容器。储氢装置的高纯氢气通过十二阀门a4传输至应用端，如用户等。

制氢装置的第二出气口与混合氢气支路的第一进气口相连，以使制氢装置的第二出气口向混合氢气支路的第一进气口输出不合格氢气。该混合氢气支路的第二进气口与相应储氢装置的出气口相连，或者，该混合氢气支路的第二进气口与主氢气支路的相应出气口相连，以使混合氢气支路的第二进气口接收高纯氢气。也即，该混合氢气支路分别接收不合格氢气和高纯氢气，以使其能够将高纯氢气和不合格氢气进行混合。

为了混合氢气支路将高纯氢气和不合格氢气进行混合后的氢气为合格氢气，因此，在混合氢气支路中设置有两个阀门，如图2所示的第一阀门b2和第二阀门b3，或者，如图3所示的第一阀门b2和第五阀门bx，分别控制混合氢气支路中氢气混合设备对高纯氢气和不合格氢气的接收量、以使氢气混合设备混合后的氢气为合格氢气；具体的，始终控制氢气混合设备对高纯氢气的接收量大于对不合格氢气的接收量。

该氢气混合设备为将不合格氢气和高纯氢气混合的容器，可以为如图2所示的氢气混合罐，或者，如图3所示的第二氢气缓冲罐。在如图2所示的结构中，该氢气混合设备同时可为如图2所示的氢压机提供氢气缓存的容器，其具体选型，在此不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

如图2所示，氢气混合设备的出气口与主氢气支路的第二进气口相连，以使氢气混合设备输出的合格氢气输出至主氢气支路中的提纯支路，该主氢气支路中的提纯支路进行提纯，以使输出的氢气能够达到使用要求；具体的，氢气混合设备将不合格氢气和高纯氢气进行混合之后，通过自身的出气口将混合后的合格氢气传输至主氢气支路的第二进气口，即主氢气支路中的提纯支路的进气口。

或者，如图3所示，氢气混合设备的出气口与混合氢气支路中的提纯支路的进气口相连，以使氢气混合设备输出的合格氢气输出至混合氢气支路中的提纯支路，该主氢气支路中的提纯支路进行提纯，以使输出的氢气能够达到使用要求；具体的，氢气混合设备将不合格氢气和高纯氢气进行混合之后，通过自身的出气口将混合后的合格氢气传输至混合氢气支路中的提纯支路的进气口。

在实际应用中，制氢系统还可以包括：至少一个储氢装置(如图2所示的氢气罐，如图3所示的储氢装置)。如图2和图3所示，该主氢气支路中的提纯支路的出气口与相应的储氢装置的进气口相连，以使主氢气支路中的提纯支路向相应的储氢装置输出高纯氢气。如图3所示，该混合氢气支路中的提纯支路的出气口与相应的储氢装置的进气口相连，以使混合氢气支路中的提纯支路向相应的储氢装置输出高纯氢气。

需要说明的是，氢气在氧气中的混合爆炸下限为4％，因此氢气浓度低于96％时存在很大的爆炸隐患、不可回收。而浓度在96％～99.7％之间的氢气，爆炸隐患较小，可以用于回收，因此，可以将浓度大于第一阈值且小于第二阈值的氢气划归为上述不合格氢气；该第一阈值可以大于等于96％，并不仅限于96％。当氢气浓度大于制氢浓度国标要求99.7％时，可以称为粗氢，划归为上述合格氢气。因此，可以将浓度大于第二阈值的氢气划归为上述合格氢气；该第二阈值可以大于等于99.7％，并不仅限于99.7％。上述高纯氢气是指浓度大于第三阈值的氢气，比如经过主氢气支路提纯处理后其浓度可提高至99.99％或更高的氢气；该第三阈值可以大于等于99.99％，并不仅限于99.99％。第一阈值小于第二阈值，第二阈值小于第三阈值即可，并不做具体限定。

在可再生能源制氢系统在功率小于约30％情况下时产生的氢气纯度过低，无法直接有效利用且安全性低；若直接以高纯氢气进行混合，容易导致混合浓度不可控的问题。而本实施例通过第一阀门b2和第二阀门b3，分别控制不合格氢气和合格氢气进入氢气混合罐的气量，使得氢气混合罐内的氢气浓度得以控制，确保反馈至主氢气支路的氢气浓度满足合格氢气的要求，实现对制氢装置产生的不合格氢气进行充分的回收利用，提高系统安全性能，避免能源浪费、提高氢能源的利用率。

可选的，参见图2，上述混合氢气支路包括：回收支路(包括如图2所示的b1和不合格氢气收集罐)、反馈支路(包括如图2所示的氢气缓冲罐#2、by、bx和氢气减压)、氢气混合罐、第一阀门b2和第二阀门b3。

该氢气混合罐作为上述氢气混合设备，也即，氢气混合罐的出气口作为氢气混合设备的出气口；氢气混合罐的相应进气口作为氢气混合设备的相应进气口。

回收支路的进气口作为混合氢气支路的第一进气口，与制氢装置的第二出气口相连，回收支路的出气口通过第一阀门b2与氢气混合罐的第一进气口相连，以使制氢装置的第二出气口依次通过回收支路和第一阀门b2，输出不合格氢气至氢气混合罐；也即回收支路的主要作用为回收不合格氢气。

反馈支路将接收到的高纯氢气通过第二阀门b3输出至氢气混合罐；具体的，反馈支路的进气口接收高纯氢气。在实际应用中，反馈支路的进气口可以与主氢气支路的出气口相连；或者，反馈支路的进气口也可以与储氢装置，如储气罐罐等高纯氢气源相连。

反馈支路的出气口通过第二阀门b3与氢气混合罐的第二进气口相连，以使反馈支路将接收到的高纯氢气通过第二阀门b3输出至氢气混合罐的第二进气口。

该氢气混合罐的出气口作为氢气混合支路的出气口、与主氢气支路的第二进气口相连，以使氢气混合罐输出的合格氢气通过所述主氢气支路中的提纯支路进行提纯。

在实际应用中，氢气混合罐内设置有氢气纯度分析仪AE3；该氢气混合罐的氢气纯度分析仪AE3，与第一阀门b2连锁。具体的，氢气混合罐的氢气纯度分析仪AE3检测到制氢装置的氢气浓度处于合格范围内，如大于等99.7％时，该氢气混合罐的氢气纯度分析仪AE3控制第一阀门b2关闭；不处于合格范围内时，如96％～99.7％时该氢气混合罐的氢气纯度分析仪AE3控制第一阀门b2打开。

在图2所示的实施例的基础之上，上述回收支路，包括：不合格氢气收集罐和第三阀门b1；其中：

该不合格氢气收集罐表示收集不合格氢气的容器，也即其进气口通过第三阀门b1接收不合格氢气，该第三阀门b1与制氢装置中的氢气纯度分析仪AE1连锁，仅在制氢装置产生的氢气浓度处于不合格范围内时打开。

具体的，不合格氢气收集罐的进气口通过第三阀门b1与制氢装置的第二进气口相连；不合格氢气收集罐的第一出气口通过第一阀门b2与氢气混合罐的第一进气口相连，以使不合格氢气收集罐通过第一阀门b2向氢气混合罐传输不合格氢气。

该不合格氢气收集罐还设置有第二出气口，并装有安全阀，以通过安全阀将氢气释放至制氢系统外部，也即将不合格氢气收集罐内的氢气放空(如图2所示的Vent)。该不合格氢气收集罐内可以设置有氢气纯度分析仪AE2，以检测不合格氢气收集罐内的氢气浓度。

具体的，在不合格氢气收集罐的氢气纯度分析仪AE2检测到的不合格氢气收集罐的氢气浓度小于第一阈值，如96％时，不合格氢气收集罐的氢气通过安全阀门直接放空；在不合格氢气收集罐的氢气纯度分析仪AE2检测到的不合格氢气收集罐的氢气浓度大于第一阈值且小于等于第二阈值，即96％～99.7％时，表明不合格氢气收集罐的氢气可进一步的处理，即可传输至混合氢气装置(如图2所示的氢气罐)内。

并且，该第二出气口还可以通过安全阀，防止不合格氢气收集罐内的氢气超压，提高不合格氢气收集罐的安全性。具体的，在不合格氢气收集罐的氢气气压不超压时，不合格氢气收集罐的第一出气口通过第一阀门b2向氢气混合罐输出氢气；在不合格氢气收集罐的氢气气压超压，即氢气气压大于第一预设气压时，该安全阀自动打开、以使不合格氢气收集罐的第二出气口通过安全阀门将不合格氢气收集罐内的氢气释放；在不合格氢气收集罐内的氢气完成放空或不合格氢气收集罐内的氢气气压小于第二预设气压时，该安全阀门自动关闭。当然，也可以在不合格氢气收集罐内也可以设置有氢气压力检测装置，该氢气压力检测装置检测不合格氢气收集罐内的氢气压力，在不合格氢气收集罐内的氢气压力大于第一预设气压时，在控制安全阀打开；在不合格氢气收集罐内的氢气压力小于第二预设气压时，在控制安全阀关闭。该第一预设气压大于等于第二预设气压；第一预设气压和第二预设气压的具体取值，在此不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

具体的，在实际应用中，上述制氢装置还设置有第三出气口，用于将不可回收的氢气释放至制氢系统外部，也即将制氢装置的氢气放空(如图2或图3所示的Vent)。该制氢装置内可以设置有氢气纯度分析仪AE1，根据其检测得到的氢气浓度，可以在氢气存在爆炸隐患、不可回收时，通过制氢装置的第三出气口将氢气放空、避免发生爆炸故障；在氢气浓度处于合格范围内时，通过制氢装置的第一出气口将合格氢气传输至主氢气支路、以使主氢气支路提纯处理后满足应用需求；在氢气浓度处于不合格范围内时，通过制氢装置的第二出气口将不合格氢气传输至回收支路、以使将该不合格氢气再回收利用。

上述回收支路内设置有第三阀门b1，该主氢气支路内设置有第七阀门a1；当氢气纯度分析仪AE1检测到制氢装置的氢气浓度处于不合格范围内，如96％～99.7％时，该制氢装置的氢气纯度分析仪AE1控制第三阀门b1打开；不处于不合格范围内时，该制氢装置的氢气纯度分析仪AE1控制第三阀门b1关闭。

在实际应用中，上述反馈支路，包括：第二氢气缓冲罐(如图2所示的氢气缓冲罐2#)、第四阀门by、第一氢气减压单元(如图2所示的氢气减压单元)和第五阀门bx。

第二氢气缓冲罐的进气口通过第四阀门by接收高纯氢气；具体的，第二氢气缓冲罐的进气口依次通过第四阀门by、第一氢气减压单元和第五阀门bx与主氢气支路的出气口相连；或者，第二氢气缓冲罐的进气口依次通过第四阀门by、第一氢气减压单元和第五阀门bx与高纯氢气源，如储氢装置(如图2所示的氢气罐)等相连。第二氢气缓冲罐的出气口通过第二阀门b3与氢气混合罐的第二进气口相连。

该第一氢气减压单元表示任意一种可以保证后端的氢气压力维持一定值的减压单元，在此不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

在实际应用中，反馈支路中也可以取消氢气减压单元，此时，也可以省去第四阀门by；同时，储氢装置与主氢气支路的出气口之间，设置有第六阀门(未进行图示)；具体的，第二氢气缓冲罐的进气口通过第五阀门bx与主氢气支路的出气口相连；或者，第二氢气缓冲罐的进气口依次通过第五阀门bx与高纯氢气源，如储氢装置等相连。该第二氢气缓冲罐表示可以盛装缓冲氢气的容器，其盛装缓冲合格氢气；在此不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，在主氢气支路的出气口、反馈支路的进气口和储氢装置的进气口之间存在同一个节点，且反馈支路中没有第一氢气减压单元时，主氢气支路的出气口通过第六阀门与储氢装置的进气口相连，以及，与反馈支路的进气口相连；具体的，当高纯氢气的来源为主氢气支路，即可再生能源制氢系统满载工作生成的高纯氢气时，关闭第六阀门，打开第四阀门by，以使主氢气支路的高纯氢气传输至反馈支路，另外，可利用管路间的压降实现高纯氢气自动传输至第二氢气缓冲罐。

上述图2所示的实施例中，该主氢气支路，包括：第一氢气缓冲罐(如图2所示的氢气缓冲罐1#)、第一氢气纯化装置、第七阀门a1、第八阀门a2、第九阀门a3和第十阀门b5。

第一氢气缓冲罐的第一进气口通过第七阀门a1与制氢装置的第一出气口相连；第一氢气缓冲罐的第二进气口通过第十阀门b5接收到氢气混合罐输出的合格氢气；第一氢气缓冲罐的出气口通过第八阀门a2与第一氢气纯化装置的进气口相连；第一氢气纯化装置的出气口通过第九阀门a3与储氢装置(如图2所示的氢气罐)相连。该第一氢气缓冲罐表示可以盛装缓冲氢气的容器，其盛装缓冲粗氢。该第一氢气纯化装置表示可以把粗氢进一步提纯处理的装置。第一氢气缓冲罐和第一氢气纯化装置的选型，在此不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

具体的，以图2所示的结构为例，对制氢系统的工作过程进行说明：

(1)当可再生能源输出功率的较低时，制氢系统的氢气流通通路顺序主要为：制氢装置、回收支路、氢气混合罐、主氢气支路、反馈支路/储氢装置(如图2所示的氢气罐)，具体的过程如下：

1、当制氢装置内的氢气为不合格氢气时，制氢装置的氢气纯度分析仪AE1控制第三阀门b1打开、不合格氢气输出至不合格氢气收集罐中。

2、打开第一阀门b2，不合格氢气收集罐中的不合格氢气通过第一阀门b2进入氢气混合罐；同时，打开第二阀门b3，第二氢气缓冲罐中的高纯氢气通过第二阀门b3，进入氢气混合罐；高纯氢气与不合格氢气在氢气混合罐中进行混合，能够使不合格氢气的浓度得到提高。

需要说明的是，第四阀门by和第五阀门bx也同时打开，以使高纯氢气依次经过第五阀门bx、第一氢气减压单元、第四阀门by、第二氢气缓冲罐、第二阀门b3进入氢气混合罐。此过程中应注意，高纯氢气的混入量要大于不合格氢气的混入量，以使混合后的氢气浓度能够满足合格氢气的要求。

3、在氢气混合罐的氢气纯度分析仪AE3检测到氢气纯度达到合格氢气的要求时，自动连锁关闭第一阀门b2，以使回收支路的不合格氢气不能够继续传输至氢气混合罐的第一进气口中。

4、关闭第二阀门b3，以使反馈支路的高纯氢气不能够继续传输至氢气混合罐的第二进气口。

步骤3和步骤4，可以同时执行，也可以是在步骤3执行之后，延时预设时间，再执行步骤4。

5、在氢气混合罐内的氢气压力稳定后，打开第十一阀门b4，开启氢压机，使得氢气混合罐中的合格氢气经氢压机升压后进入第一氢气缓冲罐(如图2所示的氢气缓冲罐1#)，然后依次通过第八阀门a2、第一氢气纯化装置、第九阀门a3二次提纯净化后进入储氢装置(如图2所示的氢气罐)，再经由第十二阀门a4送至下游氢气使用端，如用户等。

(2)随着可再生能源输出功率的上升，制氢装置产生的氢气浓度逐渐升高，当制氢装置内的氢气浓度升高至满足合格氢气的要求时打开第七阀门a1，合格氢气通过第七阀门a1进入第一氢气缓冲罐(如图2所示的氢气缓冲罐1#)中；同时，打开第八阀门a2，合格氢气进入第一氢气纯化装置，在第一氢气纯化装置完成提纯后，打开第九阀门a3，输出高纯氢气；该高纯氢气进入储氢罐，或者，在反馈支路的第五阀门bx打开时，进入反馈支路。

在实际应用中，该制氢装置，还包括：氢压机。该氢压机用于升高前级储氢设备的氢气压力；该前级器件与氢压机的具体设置位置相关。

氢压机的设置位置可以有多种，下面分别对两种设置位置进行说明：

(1)该氢压机的进气口直接或通过相应阀门与第一氢气缓冲罐的出气口相连，氢压机的出气口直接或通过相应阀门与第一氢气纯化装置的进气口相连。具体的，该氢压机的进气口直接与第一氢气缓冲罐的出气口相连，氢压机的出气口通过相应阀门与第一氢气纯化装置的进气口相连；或者，该氢压机的进气口通过相应阀门与第一氢气缓冲罐的出气口相连，氢压机的出气口直接与第一氢气纯化装置的进气口相连；又或者，该氢压机的进气口通过相应阀门与第一氢气缓冲罐的出气口相连，氢压机的出气口通过相应阀门与第一氢气纯化装置的进气口相连。也即，该氢压机的前级储氢设备为第一氢气缓冲罐，该氢压机升高该第一氢气缓冲罐的氢气压力。

(2)氢压机的进气口通过第十一阀门b4与氢气混合罐的出气口相连；氢压机的出气口通过第十阀门b5与主氢气支路的第二进气口相连，也即，通过第十阀门b5与第一氢气缓冲罐(如图2所示的氢气缓冲罐1#)的第二进气口相连。该氢压机用于升高氢气的压力，其具体选型在此不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。也即，该氢压机的前级储氢设备为氢气混合罐，该氢压机升高该氢气混合罐的氢气压力。

需要说明的是，该氢压机可关闭，节省能源、避免氢气不浪费，并且其可保护设备。设置于主氢气支路的氢压机和设置于主氢气支路与氢气混合罐之间的氢压机中，可以仅保留一个氢压机，也可以两个都保留，但为了降低成本，只有一个氢压机即可实现升压的作用，因此，优选仅保留一个氢压机。

可选的，参见图3，上述混合氢气支路包括：回收支路(包括如图3所示的b1和不合格氢气收集罐)、反馈支路、第二氢气缓冲罐(如图3所示的氢气缓冲罐2#)、第一阀门b1、第五阀门bx和提纯支路(包括如图3所示的b4、b5、氢气纯化装置2#和单向阀3#)。

该第二氢气缓冲罐作为氢气混合设备；也即，第二氢气缓冲罐的出气口作为氢气混合设备的出气口；第二氢气缓冲罐的相应进气口作为氢气混合设备的相应进气口。

回收支路的进气口作为混合氢气支路的第一进气口，与制氢装置的第二出气口相连；回收支路的出气口通过第一阀门b2与第二氢气缓冲罐的第一进气口相连，以使制氢装置的第二出气口依次通过回收支路和第一阀门b2，输出不合格氢气至第二氢气缓冲罐的第一进气口。

反馈支路的进气口接收高纯氢气，以使反馈支路将接收到的高纯氢气通过第五阀门bx输出至第二氢气缓冲罐的第二进气口；在实际应用中，反馈支路的进气口可以与主氢气支路的相应出气口相连；或者，反馈支路的进气口也可以与储氢罐等高纯氢气源相连。在实际应用中，该反馈支路，包括：接收高纯氢气的管道。

第二氢气缓冲罐的出气口与提纯支路的进气口相连、以使第二氢气缓冲罐输出的合格氢气通过混合氢气支路中的提纯支路进行提纯。

上述制氢装置还设置有第三出气口，用于将不可回收的氢气释放至制氢系统外部，也即将制氢装置的氢气放空(如图3所示的Vent)。该制氢装置内可以设置有氢气纯度分析仪AE1，其具体过程与上述实施例相似，详情参见上述实施例，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

该第二氢气缓冲罐内设备有氢气纯度分析仪AE2，该氢气混合罐的氢气纯度分析仪AE2，与第一阀门b2连锁。其具体工作工程与设置于上述氢气混合罐中的氢气纯度分析仪相似，详情参见上述实施例，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

在实际应用中，该回收支路包括：不合格氢气收集罐、第三阀门b1、第二氢气减压单元(如图3所示的氢气减压单元2#)、第二阀门b3和第二单向阀门(如图3所示的单向阀2#)。

不合格氢气收集罐的进气口通过第三阀门b1与制氢装置的第二出气口相连；以使不合格氢气收集罐的进气口通过第三阀门b1接收制氢装置的第二出气口输出的不合格氢气。不合格氢气收集罐的第一出气口通过第一阀门b2与第二氢气减压单元的进气口相连，以使不合格氢气收集罐的不合格氢气输出至第二氢气减压单元。第二氢气减压单元的出气口依次通过第二阀门b3和第二单向阀门，与第二氢气缓冲罐的第一进气口相连，以使第二氢气缓冲罐的第一进气口能够接收到不合格氢气。

该第三阀门b1与制氢装置中的氢气纯度分析仪AE1连锁，仅在制氢装置产生的氢气浓度处于不合格范围内时打开。该不合格氢气收集罐还设置有第二出气口，并装有安全阀，以通过安全阀将氢气释放至制氢系统外部，也即将不合格氢气收集罐内的氢气放空(如图3所示的Vent)。其具体的工作过程参见上述相应实施例，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，由于第二单向阀门的设置，可保证第二氢气缓冲罐中的混合气体不会反向混入不合格氢气收集罐中，避免造成能源浪费。

在实际应用中，混合氢气支路中的提纯支路包括：第二氢气纯化装置、第十一阀门b4、第十阀门b5和第三单向阀门(如图3所示的单向阀3#)。

第十一阀门b4的进气口作为混合氢气支路中的提纯支路的进气口、与第二氢气缓冲罐的出气口相连，该第十一阀门b4的出气口与第二氢气纯化装置的进气口相连；以使第二氢气纯化装置的进气口通过第十一阀门b4与第二氢气缓冲罐输出的出气口相连。第三单向阀门的出气口作为该提纯支路的出气口、与相应的储氢装置相连；第三单向阀门的进气口与第十阀门b5的出气口相连，第十阀门b5的进气口与第二氢气纯化装置的出气口相连，以使第二氢气纯化装置的出气口依次通过第十阀门b5和第三单向阀门与相应的储氢装置的进气口相连。

在实际应用中，该主氢气支路，包括：第一氢气缓冲罐(如图3所示的氢气缓冲罐1#)、第一氢气纯化装置、第七阀门a1、第八阀门a2、第九阀门a3和第一单向阀门(如图3所示的单向阀1#)。

第七阀门a1的进气口作为主氢气支路的第一进气口；第一氢气缓冲罐的第一进气口与第七阀门的出气口相连，以使第一氢气缓冲罐的第一进气口通过第七阀门a1与制氢装置的第一出气口相连；第一氢气缓冲罐的出气口通过第八阀门a2与第一氢气纯化装置的进气口相连；第一氢气纯化装置的出气口输出高纯氢气，并依次通过第九阀门a3、第一单向阀门与储氢装置相连。该第一氢气缓冲罐表示可以盛装缓冲氢气的容器，其盛装缓冲高纯氢气。该第一氢气纯化装置表示可以把粗氢进一步提纯处理的装置。第一氢气缓冲罐和第一氢气纯化装置的选型，在此不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，第一氢气纯化装置的出气口可以作为主氢气支路的第一出气口、与混合氢气支路的第二进气口，即反馈支路的进气口相连；第一单向阀门可以作为主氢气支路的第二出气口、与相应的储氢装置相连。当然也可以是其他结构，只要能够保证第一氢气纯化装置能够输出的高纯氢气至相应的储氢装置，以及，混合氢气支路的第二进气口能够接收到高纯氢气即可，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

在实际应用中，该储氢装置可以采用分散储氢(如图3所示)，具体的，每个氢气纯化装置均各自对应一个储氢装置；或者，储氢装置采用集中储氢(如图4所示)，具体的，每个氢气纯化装置均输出高纯氢气至同一个储氢装置。在此不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。需要说明的是，图4所示的ax与图2-图3所示的a4，均用于控制对用户输出的氢气量的第十二阀门。

需要说明的是，图2和图3中各个阀门，如第一至十二阀门(如图2和图3所示b1-b5，bx，by，a1-a4)，均为可实现开关功能的阀门，其具体选型，在此不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。图2和图3所示的结构仅为一种示例，其相应部分的结构可以结合和替换使用，其具体结构在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

具体的，以图3所示的结构为例，对制氢系统的工作过程进行说明：

(1)当可再生能源输出功率的较低时，制氢系统的氢气流通通路顺序主要为：制氢装置、回收支路、第二氢气缓冲罐、混合氢气支路的提纯支路、储氢装置，具体的过程如下：

1、当制氢装置内的氢气为不合格氢气时，制氢装置的氢气纯度分析仪AE1控制第三阀门b1打开、不合格氢气输出至不合格氢气收集罐中。

2、打开第一阀门b2、第二阀门b3，不合格氢气收集罐中的不合格氢气依次通过第一阀门b2、第二氢气减压单元和第二单向阀门(如图3所示的单向阀2#)进入第二氢气缓冲罐；同时打开第四阀门by和第五阀门bx，高纯氢气依次通过第五阀门bx、第一氢气减压单元和第四阀门by进入第二氢气缓冲罐；高纯氢气与不合格氢气在氢气混合罐中进行混合，能够使不合格氢气的浓度得到提高。

此过程中应注意，高纯氢气的混入量要大于不合格氢气的混入量，以使混合后的氢气浓度能够满足合格氢气的要求。

3、在第二氢气缓冲罐的氢气纯度分析仪AE2检测到氢气纯度达到合格氢气的要求时，自动连锁关闭第一阀门b2，以使回收支路的不合格氢气不能够继续传输至第二氢气缓冲罐的第一进气口中。

4、关闭第五阀门bx，以使第二氢气缓冲罐不再接受反馈支路的高纯氢气。

步骤3和步骤4，可以同时执行，也可以是在步骤3执行之后，延时预设时间，再执行步骤4。

5、在第二氢气缓冲罐的氢气压力稳定后，打开第十一阀门b4，使得第二氢气缓冲罐中的合格氢气进入第二氢气纯化装置(如图3所示的氢气纯化装置2#)，然后依次通过第十阀门b5、第三单向阀门(如图3所示的单向阀3#)二次提纯净化后进入相应的储氢装置，再经由十二阀门a4送至下游氢气使用端，如用户等。

(2)随着可再生能源输出功率的上升，制氢装置产生的氢气浓度逐渐升高，当制氢装置内的氢气浓度升高至满足合格氢气的要求时打开第七阀门a1，合格氢气通过第七阀门a1进入第一氢气缓冲罐(如图3所示的氢气缓冲罐1#)中；同时，打开第八阀门a2，合格氢气进入第一氢气纯化装置(如图3所示的氢气纯化装置1#)，在第一氢气纯化装置完成提纯后，打开第九阀门a3，输出高纯氢气；该高纯氢气进入储氢罐；或者，在第一氢气纯化装置完成提纯后且反馈支路的第五阀门bx打开时，进入反馈支路。

本发明实施例提供了一种制氢系统的控制方法，应用于上述任一实施例提供的制氢系统，该制氢系统的具体结构和工作原理，详情参见上述实施例，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

参见图5，该制氢系统的控制方法，包括：

S101、制氢系统中氢气混合设备分别接收高纯氢气和不合格氢气。

如图2所示，打开第一阀门b2，以使回收支路的不合格氢气能够传输至氢气混合罐的第一进气口中；打开第二阀门b3，以使反馈支路的高纯氢气能够传输至氢气混合罐的第二进气口中。

具体的，打开第一阀门b2，不合格氢气收集罐中的不合格氢气通过第一阀门b2进入氢气混合罐；同时，打开第二阀门b3，第二氢气缓冲罐中的高纯氢气通过第二阀门b3，进入氢气混合罐；高纯氢气与不合格氢气在氢气混合罐中进行混合，能够使不合格氢气的浓度得到提高。需要说明的是，第四阀门by和第五阀门bx也同时打开，以使高纯氢气依次经过第五阀门bx、第一氢气减压单元、第四阀门by、第二氢气缓冲罐、第二阀门b3进入氢气混合罐。此过程中应注意，高纯氢气的混入量要大于不合格氢气的混入量，以使混合后的氢气浓度能够满足合格氢气的要求。

如图3所示，打开第一阀门b2和第二阀门b3，以使回收支路的不合格氢气能够传输至第二氢气缓冲罐的第一进气口中；打开第四阀门by和第五阀门bx，以使第二氢气缓冲罐的第二进气口能够接收高纯氢气。

具体的，打开第一阀门b2和第二阀门b3，不合格氢气收集罐中的不合格氢气依次通过第一阀门b2和第二阀门b3进入第二氢气缓冲罐；同时，打开第四阀门by和第五阀门bx，以使高纯氢气依次经过第五阀门bx、第一氢气减压单元、第四阀门by进入第二氢气缓冲罐的第二进气口。此过程中应注意，高纯氢气的混入量要大于不合格氢气的混入量，以使混合后的氢气浓度能够满足合格氢气的要求。

另外，高纯氢气的来源不限，可来源于主氢气支路输出的高纯氢气，即可再生能源制氢系统功率大于等于30％生成的高纯氢气，亦可来源于储氢装置中存储的高纯氢气或者外供高纯氢气等，在此不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

S102、判断氢气混合设备内的氢气是否满足合格氢气的要求。

具体的，判断氢气混合管内的氢气浓度是否大于等于第二阈值，如99.7％，若氢气混合管内的氢气浓度小于合格范围的下限，则判定混合储氢装置内的氢气不满足合格氢气的要求。

如图2所示，氢气混合设备的氢气纯度分析仪AE3对氢气混合设备内混合后的氢气浓度进行检测，当氢气混合设备的氢气纯度分析仪AE3检测到氢气浓度达到粗氢，即处于合格范围内时，则判定氢气混合设备内的氢气满足合格氢气的要求。如图3所示的结构同理，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

若氢气混合设备内的氢气满足合格氢气的要求，则执行步骤S103；若氢气混合设备内的氢气不满足合格氢气的要求，则可视氢气混合设备内的气体压力决定是继续执行步骤S101还是先执行步骤S103。

S103、氢气混合设备停止接收不合格氢气。

如图2所示，需要说明的是，当氢气混合设备的氢气纯度分析仪AE3检测到氢气纯度达到粗氢时，自动连锁关闭第一阀门b2，以使回收支路的不合格氢气不能够继续传输至氢气混合设备的第一进气口中。如图3所示的结构同理，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

S104、氢气混合设备停止接收高纯氢气。

如图2所示，关闭第二阀门b3，以使反馈支路的高纯氢气不能够继续传输至氢气混合设备的第二进气口。需要说明的是，反馈支路的各个阀门，如第四阀by和第五阀门bx也相应关闭，避免第二氢气缓冲罐(如图2所示的氢气缓冲罐2#)内压力过高。如图3所示，关闭第五阀门bx，以使反馈支路不再接收高纯氢气。

在实际应用中，氢气混合设备内的氢气满足合格氢气的要求时，则步骤S103和步骤S104可以同时执行；也可以是先执行步骤S103之后，延迟预设时间段，再执行步骤S104；该预设时间段的取值可以是任意的，只要保证步骤S103不先于步骤S104执行即可，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。步骤S103和步骤S104采用何种方式执行，在此不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

在实际应用中，在步骤S104之后，也即，在氢气混合设备停止接收高纯氢气和不合格氢气之后，还包括：在氢气混合设备内的氢气压力稳定后，氢气混合设备将氢气传输至制氢系统中的主氢气支路的提纯支路的进气口，或者，混合氢气支路中的提纯支路的进气口。

具体的，当氢气混合设备的出气口与主氢气支路的提纯支路相连时，参见图6，在步骤S104之后，也即，在氢气混合设备停止接收高纯氢气和不合格氢气之后，还可以包括：

S105、在氢气混合设备内的氢气压力稳定后，氢气混合设备将氢气传输至制氢系统中的主氢气支路的提纯支路。

如图2所示，在氢气混合罐内的氢气压力稳定后，打开第十一阀门b4，开启氢压机，使得氢气混合罐中的粗氢经氢压机升压后进入第一氢气缓冲罐(如图2所示的氢气缓冲罐1#)，然后依次通过第八阀门a2、第一氢气纯化装置、第九阀门a3二次提纯净化后进入储氢装置，再经由第十二阀门a4送至下游氢气使用端，如用户等。

或者，当氢气混合设备的出气口与混合氢气支路的提纯支路相连时，参见图7，在步骤S104之后，也即，氢气混合设备在停止接收高纯氢气和不合格氢气之后，还可以包括：

S106、在氢气混合设备内的氢气压力稳定后，氢气混合设备将氢气传输至混合氢气支路中的提纯支路。

如图3所示，在氢气混合设备内的氢气压力稳定后，打开第十一阀门b4，使得第二氢气缓冲罐中的粗氢进入第二氢气纯化装置(如图3所示的氢气纯化装置2#)，然后依次通过第十阀门b5、第三单向阀门(如图3所示的单向阀3#)进入相应的储氢装置，再经由十二阀门a4送至下游氢气使用端，如用户等。

在本实施例中，由于保证了高纯氢气的混入量一直大于不合格氢气的混入量，由此可确保混合气体的最终纯度，不会出现不合格的氢气，避免了能源浪费。

在实际应用中，在制氢系统中的制氢装置内设置有氢气纯度分析仪时，还包括：

(1)在任一步骤前后，当制氢装置内的氢气为合格氢气时，制氢装置通过自身的第一出气口将合格氢气传输至制氢系统的主氢气支路。

如图2所示，当制氢装置内的氢气为合格氢气，即制氢装置的氢气浓度大于第二阈值，如99.7％时，打开第七阀门a1，以使制氢装置内的合格氢气通过制氢装置的第一出气口传输至制氢系统的主氢气支路，即合格氢气依次经过第七阀门a1、第一氢气缓冲罐(氢气缓冲罐1#)、第八阀门a2、第一氢气纯化装置、第九阀门a3，进入储氢装置，再经由第十二阀门a4送至下游氢气使用端如用户。同时，还关闭第三阀门b1，以使制氢系统的主氢气支路停止接收氢气。如图3所示的结构同理，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

(2)在步骤S101之前，当制氢装置内的氢气为不合格氢气时，制氢装置通过自身的第二出气口将不合格氢气传输至制氢系统的回收支路中。

如图2所示，当制氢装置内的氢气为不合格氢气，即制氢装置的氢气浓大处于不合格范围；如处于96％-99.7％时，打开第三阀门b1，以使制氢装置内的不合格氢气通过制氢装置的第二出气口传输至制氢系统的回收支路。同时，还关闭第七阀门a1、第八阀门a8和第九阀门a3，以使制氢系统的主氢气支路停止接收氢气。如图3所示的结构同理，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

(3)在任一步骤前后，当制氢装置内的氢气浓度小于预设不合格氢气浓度，即第一阈值时，制氢装置通过自身的第三出气口将氢气释放至制氢系统外部。

如图2所示，当制氢装置内的氢气浓度小于第一阈值，即小于96％时，氢气直接Vent放空；同时，还关闭第七阀门a1和第三阀门b1，以使制氢系统的主氢气支路和回收支路停止接收氢气。如图3所示的结构同理，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，在(1)和(2)的情况下，制氢装置的第三出气口是停止释放氢气的，只有在制氢装置内的氢气浓度小于预设不合格氢气浓度时，制氢装置的第三出气口才会将制氢装置内的氢气放空。

在实际应用中，当制氢系统中回收支路的不合格氢气收集罐内设置有氢气纯度分析仪时，在不合格氢气收集罐接收到氢气之后，还包括：

当不合格氢气收集罐的氢气浓度小于预设不合格氢气浓度时，不合格氢气收集罐通过自身的第二出气口将氢气释放至制氢系统外部。

当不合格氢气收集罐的氢气浓度大于等于预设不合格氢气浓度时，不合格氢气收集罐的第一出气口通过制氢系统的第一阀门将氢气传输至氢气混合设备的第一进气口。

本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (22)

1.一种制氢系统，其特征在于，包括：可再生能源发电系统、制氢装置、主氢气支路和混合氢气支路；

所述可再生能源发电系统为所述制氢装置提供制氢电能；

所述制氢装置的第一出气口向所述主氢气支路的第一进气口输出合格氢气；

所述制氢装置的第二出气口向所述混合氢气支路的第一进气口输出不合格氢气；

所述混合氢气支路的第二进气口接收高纯氢气；

所述混合氢气支路中设置有两个阀门，分别控制所述混合氢气支路中氢气混合设备对高纯氢气和不合格氢气的接收量、以使所述氢气混合设备混合后的氢气为合格氢气；其中，所述氢气混合设备对高纯氢气的接收量始终大于对不合格氢气的接收量；

所述氢气混合设备输出的合格氢气，输出至所述主氢气支路中的提纯支路或所述混合氢气支路中的提纯支路。

2.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，还包括：至少一个储氢装置；

所述主氢气支路中的提纯支路和/或所述混合氢气支路中的提纯支路向相应的所述储氢装置输出高纯氢气。

3.根据权利要求2所述的制氢系统，其特征在于，所述混合氢气支路包括：回收支路、反馈支路、氢气混合罐、第一阀门和第二阀门；

所述氢气混合罐作为所述氢气混合设备；

所述制氢装置的第二出气口依次通过所述回收支路和所述第一阀门，输出不合格氢气至所述氢气混合罐的第一进气口；

所述反馈支路将接收到的高纯氢气通过所述第二阀门输出至所述氢气混合罐的第二进气口；

所述氢气混合罐的出气口与所述主氢气支路的第二进气口相连，以使所述氢气混合罐输出的合格氢气通过所述主氢气支路中的提纯支路进行提纯。

4.根据权利要求3所述的制氢系统，其特征在于，所述回收支路，包括：不合格氢气收集罐和第三阀门；

所述不合格氢气收集罐的进气口通过所述第三阀门接收所述不合格氢气；

所述不合格氢气收集罐的第一出气口通过所述第一阀门与所述氢气混合罐的第一进气口相连。

5.根据权利要求3所述的制氢系统，其特征在于，所述反馈支路，包括：第二氢气缓冲罐和第五阀门；

所述第二氢气缓冲罐的进气口通过所述第五阀门接收所述高纯氢气；

所述第二氢气缓冲罐的出气口通过所述第二阀门与所述氢气混合罐的第二进气口相连。

6.根据权利要求2所述的制氢系统，其特征在于，所述混合氢气支路包括：回收支路、反馈支路、第二氢气缓冲罐、第一阀门、第五阀门和提纯支路；

所述第二氢气缓冲罐作为所述氢气混合设备；

所述制氢装置的第二出气口通过所述回收支路和所述第一阀门，输出不合格氢气至所述第二氢气缓冲罐的第一进气口；

所述反馈支路将接收到的高纯氢气通过所述第五阀门输出至所述第二氢气缓冲罐的第二进气口；

所述第二氢气缓冲罐的出气口输出合格氢气，并通过所述混合氢气支路中的提纯支路进行提纯。

7.根据权利要求6所述的制氢系统，其特征在于，所述回收支路，包括：第三阀门、不合格氢气收集罐、第二氢气减压单元、第二阀门和第二单向阀门；

所述不合格氢气收集罐的进气口通过所述第三阀门接收所述不合格氢气；

所述不合格氢气收集罐的第一出气口通过所述第一阀门与所述第二氢气减压单元的进气口相连；

所述第二氢气减压单元的出气口依次通过所述第二阀门和所述第二单向阀门，与所述第二氢气缓冲罐的第一进气口相连。

8.根据权利要求6所述的制氢系统，其特征在于，所述反馈支路，包括：接收高纯氢气的管道。

9.根据权利要求3或6所述的制氢系统，其特征在于，所述氢气混合设备内设置有氢气纯度分析仪；

所述氢气纯度分析仪，与所述第一阀门连锁。

10.根据权利要求4或7所述的制氢系统，其特征在于，所述不合格氢气收集罐内设置有氢气纯度分析仪；

所述不合格氢气收集罐的第二出气口用于通过安全阀将氢气释放至所述制氢系统外部。

11.根据权利要求4或7所述的制氢系统，其特征在于，所述制氢装置内设置有氢气纯度分析仪；

所述制氢装置的氢气纯度分析仪与所述第三阀门连锁；

所述制氢装置的第三出气口用于将氢气释放至所述制氢系统外部。

12.根据权利要求5或8所述的制氢系统，其特征在于，所述反馈支路还包括：第一氢气减压单元和第四阀门；

所述高纯氢气依次通过所述第五阀门、所述第一氢气减压单元以及所述第四阀门，传输至所述第二氢气缓冲罐。

13.根据权利要求5或8所述的制氢系统，其特征在于，所述储氢装置与所述主氢气支路的出气口之间，设置有第六阀门。

14.根据权利要求6所述的制氢系统，其特征在于，所述混合氢气支路中的提纯支路，包括：第十一阀门、第二氢气纯化装置、第十阀门和第三单向阀门；

所述第二氢气纯化装置的进气口通过所述第十一阀门与所述第二氢气缓冲罐输出的出气口相连；

所述第二氢气纯化装置的出气口依次通过所述第十阀门和所述第三单向阀门与相应的储氢装置的进气口相连。

15.根据权利要求3所述的制氢系统，其特征在于，所述主氢气支路包括：第七阀门、第一氢气缓冲罐、第八阀门、第一氢气纯化装置和第九阀门；

所述第七阀门的进气口作为所述主氢气支路的第一进气口；

所述第一氢气缓冲罐的第一进气口与所述第七阀门的出气口相连；

所述第一氢气缓冲罐的出气口通过所述第八阀门与所述第一氢气纯化装置的进气口相连；

所述第一氢气缓冲罐的第二进气口作为所述主氢气支路的第二进气口；

所述第一氢气纯化装置的出气口通过所述第九阀门与相应的储氢装置的进气口的相连。

16.根据权利要求6所述的制氢系统，其特征在于，所述主氢气支路包括：第七阀门、第一氢气缓冲罐、第八阀门、第一氢气纯化装置、第九阀门和第一单向阀门；

所述第七阀门的进气口作为所述主氢气支路的第一进气口；

所述第一氢气缓冲罐的第一进气口与所述第七阀门的出气口相连；

所述第一氢气缓冲罐的出气口通过所述第八阀门与所述第一氢气纯化装置的进气口相连；

所述第一氢气纯化装置的出气口输出高纯氢气，并依次通过所述第九阀门和所述第一单向阀门与相应的储氢装置的进气口的相连。

17.一种制氢系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-16任一所述的制氢系统，所述制氢系统的控制方法包括：

所述制氢系统中混合氢气支路的氢气混合设备分别接收高纯氢气和不合格氢气；其中，所述氢气混合设备对高纯氢气的接收量始终大于对不合格氢气的接收量；

判断所述氢气混合设备内的氢气是否满足合格氢气的要求；

若所述氢气混合设备内的氢气满足合格氢气的要求，则所述氢气混合设备停止接收所述不合格氢气；

所述氢气混合设备停止接收所述高纯氢气。

18.根据权利要求17所述的制氢系统的控制方法，其特征在于，所述氢气混合设备停止接收所述高纯氢气，与，所述氢气混合设备停止接收所述不合格氢气，同时执行；

或者，

所述氢气混合设备停止接收所述不合格氢气之后，延迟预设时间段，再停止接收所述高纯氢气。

19.根据权利要求17所述的制氢系统的控制方法，其特征在于，在停止接收所述高纯氢气之后，还包括：

在所述氢气混合设备内的氢气压力稳定后，所述氢气混合设备将氢气传输至所述制氢系统中的主氢气支路的提纯支路的进气口，或者，混合氢气支路中的提纯支路的进气口。

20.根据权利要求17所述的制氢系统的控制方法，其特征在于，在所述制氢系统中的制氢装置内设置有氢气纯度分析仪时，还包括：

在任一步骤前后，当所述制氢装置内的氢气为所述合格氢气时，所述制氢装置通过自身的第一出气口将所述合格氢气传输至所述制氢系统的主氢气支路；

在所述制氢系统中混合氢气支路的氢气混合罐分别接收高纯氢气和不合格氢气之前，当所述制氢装置内的氢气为不合格氢气时，所述制氢装置通过自身的第二出气口将所述不合格氢气传输至所述制氢系统的回收支路。

21.根据权利要求20所述的制氢系统的控制方法，其特征在于，在任一步骤前后，还包括：当所述制氢装置内的氢气浓度小于预设不合格氢气浓度时，所述制氢装置通过自身的第三出气口将氢气释放至所述制氢系统外部。

22.根据权利要求17-21任一所述的制氢系统的控制方法，其特征在于，当所述制氢系统中回收支路的不合格氢气收集罐内设置有氢气纯度分析仪时，在所述不合格氢气收集罐接收到氢气之后，还包括：

当所述不合格氢气收集罐的氢气浓度小于预设不合格氢气浓度时，所述不合格氢气收集罐通过自身的第二出气口将氢气释放至所述制氢系统外部；

当所述不合格氢气收集罐的氢气浓度大于等于预设不合格氢气浓度时，所述不合格氢气收集罐的第一出气口通过所述制氢系统的第一阀门将氢气传输至所述氢气混合设备的第一进气口。

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