CN112217193A - 光伏制氢电站和直流耦合光伏离网制氢系统及其控制方法 - Google Patents
光伏制氢电站和直流耦合光伏离网制氢系统及其控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供的光伏制氢电站和直流耦合光伏离网制氢系统及其控制方法，其直流耦合光伏离网制氢系统中的光伏方阵系统通过至少两个DC/DC变换单元为制氢槽系统的制氢槽供电，即便其中一个DC/DC变换单元出现故障，还存在另外至少一个DC/DC变换单元能够为制氢槽系统供电，增加了配电的可靠性，增强了系统的冗余性能。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种光伏制氢电站和直流耦合光伏离网制氢系统及其控制方法。
背景技术
近些年，光伏发电获得了迅猛发展，但是由于其发电不稳定、能量密度低的缺点，常需要储能系统进行配合；氢气作为一种从制取到终端使用完全无污染的储能介质，适于配合光伏发电来弥补上述缺点。目前商业化的光伏发电制氢系统大都采用并网方案，其光伏发电的电能需要经过DC/AC/DC的三级转换，光伏能量利用率低，系统设备多、成本高；其制氢系统需要通过整流器接入电网，从网侧获取能量，因此需要建设高压配电系统和相应的谐波治理装置，增加成本和复杂度，并且在偏远地区可能无法使用。
为解决交流制氢系统的种种缺点，现有技术中提出了直流耦合的光伏离网制氢系统，无需连接电网，并且功率变换级数少；如图1所示，光伏板与制氢槽通过DC/DC变换器相连接，这样光伏板的能量利用率高，并且控制简单；但是，随着制氢槽功率越做越大，DC/DC变换器的结构选取尤为关键；尤其是对于山丘、工商业屋顶等复杂地形的光伏系统，如图2所示，如果其PV系统通过汇流箱系统接入单台/单模块DC/DC变换器，由DC/DC变换器进行MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点追踪)控制，将PV侧能量最大化的转化为制氢槽系统制氢所需能量，制氢槽产生氢气与氧气并存储在储氢/氧系统。
但是，现有技术中的直流耦合光伏离网制氢系统，其DC/DC变换器出现故障时，会造成整个制氢系统关闭，造成严重的效益损失。
发明内容
本发明提供一种光伏制氢电站和直流耦合光伏离网制氢系统及其控制方法，以解决现有技术中DC/DC变换器出现故障会造成整个制氢系统关闭的问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
本发明一方面提供了一种直流耦合光伏离网制氢系统，包括：光伏方阵系统、变换器系统、制氢槽系统以及智能通信单元；其中：
所述变换器系统包括至少两个DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元的输出端并联至所述制氢槽系统的制氢槽供电端；
所述光伏方阵系统包括至少一个光伏组串；
各个所述DC/DC变换单元的输入端分别接收至少一个光伏组串的输出电能；
所述智能通信单元分别与各个所述DC/DC变换单元和所述制氢槽系统的控制柜相连。
优选的，所述DC/DC变换单元包括一个DC/DC变换器。
优选的，所述DC/DC变换单元包括至少两个DC/DC变换器；
每个DC/DC变换单元中，各个DC/DC变换器的输出端依次串联，串联的两端作为相应DC/DC变换单元的输出端。
优选的，还包括：汇流箱系统；
所述汇流箱系统包括至少一个汇流箱；
各个汇流箱的输入端分别接收多个光伏组串的输出电能；
各个汇流箱的输出端分别与相应DC/DC变换器的输入端相连；或者，各个汇流箱的输出端并联连接至所述变换器系统的输入端，且各个DC/DC变换器的输入端均并联，并联的两端作为所述变换器系统的输入端。
优选的，各个所述DC/DC变换器的正常工作状态为最大功率点跟踪MPPT控制下的工作状态。
优选的，所述DC/DC变换器为隔离型的降压拓扑或升/降压拓扑，或者，非隔离型的降压拓扑或升/降压拓扑。
优选的，所述DC/DC变换器输出端正负极之一中还设置有短路保护装置。
优选的，所述智能通信单元独立于所述控制柜，或者，集成于所述控制柜中。
优选的，所述制氢槽系统内的制氢槽为碱液电解槽、PEM电解槽或固体氧化物电解槽中的任意一种。
本发明第二方面提供了一种直流耦合光伏离网制氢系统的控制方法，应用于如上述任一所述的直流耦合光伏离网制氢系统；所述控制方法包括：
所述直流耦合光伏离网制氢系统中制氢槽系统的控制柜，根据制氢槽状态，生成带有总输入电流参考值的电流调节指令并下发至所述直流耦合光伏离网制氢系统的智能通信单元；
所述智能通信单元根据为所述制氢槽系统中制氢槽供电的DC/DC变换单元数量，对所述总输入电流参考值进行均分，得到带有输出电流参考值的分电流指令并下发至为制氢槽供电的各个DC/DC变换单元；
各个DC/DC变换单元退出正常工作状态，分别根据所述分电流指令调节自身的输出电流。
优选的，在所述智能通信单元根据为所述制氢槽系统中制氢槽供电的DC/DC变换单元数量，对所述总输入电流参考值进行均分之前，还包括：
所述智能通信单元确定为制氢槽供电的所述DC/DC变换单元数量。
优选的，在所述直流耦合光伏离网制氢系统的制氢槽系统，根据制氢槽状态，生成带有总输入电流参考值的电流调节指令并下发至所述直流耦合光伏离网制氢系统的智能通信单元之前，还包括：
开机时，所述控制柜通过所述智能通信单元下发制氢槽状态至为制氢槽供电的各个DC/DC变换单元；
各个DC/DC变换单元在所述制氢槽状态正常时，分别执行起机动作，进入MPPT控制模式。
本发明第三方面提供了一种光伏制氢电站，包括：储氢系统、储氧系统以及至少一个如上述任一所述的直流耦合光伏离网制氢系统；其中：
所述直流耦合光伏离网制氢系统中，制氢槽系统与光伏方阵系统之间的距离小于预设距离；
所述制氢槽系统的制氢槽输出端，分别通过相应的管道，与所述储氢系统的输入端和所述储氧系统的输入端相连；
所述直流耦合光伏离网制氢系统采用如上述任一所述的控制方法进行运行控制。
本发明提供的直流耦合光伏离网制氢系统，其光伏方阵系统通过至少两个DC/DC变换单元为制氢槽系统的制氢槽供电，即便其中一个DC/DC变换单元出现故障，还存在另外至少一个DC/DC变换单元能够为制氢槽系统供电，增加了配电的可靠性，增强了系统的冗余性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内的附图仅仅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是现有技术提供的直流耦合光伏离网制氢系统的结构示意图；
图2是现有技术提供的直流耦合光伏离网制氢系统的结构示意图；
图3是本发明申请实施例提供的直流耦合光伏离网制氢系统的一种结构示意图；
图4a和图4b是本发明申请实施例提供的直流耦合光伏离网制氢系统的另外两种结构示意图；
图5至图7是本发明申请实施例提供的直流耦合光伏离网制氢系统的另外三种结构示意图；
图8是本发明申请实施例提供的直流耦合光伏离网制氢系统的控制方法的流程图；
图9是本发明申请实施例提供的光伏制氢电站的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
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。
本发明提供一种直流耦合光伏离网制氢系统，以解决现有技术中DC/DC变换器出现故障会造成整个制氢系统关闭的问题。
具体的，请参见图3，该直流耦合光伏离网制氢系统包括：光伏方阵系统101、变换器系统102、制氢槽系统103以及智能通信单元104；其中：
变换器系统102包括至少两个DC/DC变换单元，各个DC/DC变换单元的输出端并联至制氢槽系统103的制氢槽供电端，为制氢槽系统103供电。
制氢槽系统103通过电解水的原理产生氢气与氧气，并通过储氢/氧系统进行相应存储。实际应用中，制氢槽系统内的制氢槽可以为碱液电解槽、PEM电解槽或固体氧化物电解槽中的任意一种。
光伏方阵系统101包括至少一个光伏组串；每个光伏组串中包括多个依次串联连接的光伏组件。该光伏方阵系统101可以是1000V的光伏系统，也可以是1500V的光伏系统，甚至更高电压等级的光伏系统，视其具体应用环境而定，此处不做限定。
各个DC/DC变换单元的输入端分别接收至少一个光伏组串的输出电能；各个DC/DC变换单元所连接的光伏组串数量视其具体应用环境而定，此处不做限定。
本实施例提供的该直流耦合光伏离网制氢系统，其光伏方阵系统101通过至少两个DC/DC变换单元为制氢槽系统103供电，即便其中一个DC/DC变换单元出现故障，还可以通过另外至少一个DC/DC变换单元为制氢槽系统103供电，增加了配电的可靠性，增强了系统的冗余性能。
值得说明的是，各个DC/DC变换单元所连接的光伏组串相同时，各个DC/DC变换单元只能起到互为冗余的作用；实际应用中，各个DC/DC变换单元优选各自连接不同的光伏组串，还能够避免光伏阵列的串并联失配带来的较大能量损失。
本实施例中的智能通信单元104分别与各个DC/DC变换单元和制氢槽系统103的控制柜相连，用于实现各个DC/DC变换单元与控制柜之间的信息交互，使得该直流耦合光伏离网制氢系统能够在开机时，由制氢槽系统103的控制柜下发制氢槽状态至智能通信单元104；然后由智能通信单元104下发制氢槽状态至为制氢槽供电的各个DC/DC变换单元；各个DC/DC变换单元在制氢槽状态正常时，分别执行起机动作，进入MPPT控制模式。
该直流耦合光伏离网制氢系统能够在正常工作时下，其制氢槽系统103中的控制柜还能够根据制氢槽状态，生成带有总输入电流参考值的电流调节指令并下发至智能通信单元104。然后由智能通信单元104，在各个DC/DC变换单元起机时或者接收到电流调节指令之前，通过通信，比如握手通信，来确定为制氢槽供电的DC/DC变换单元数量；智能通信单元104再根据为制氢槽系统103中制氢槽供电的DC/DC变换单元数量，对总输入电流参考值进行均分，得到带有输出电流参考值的分电流指令并下发至为制氢槽供电的各个DC/DC变换单元；使得各个DC/DC变换单元退出正常工作状态，即退出MPPT控制模式，分别根据分电流指令调节自身的输出电流至该输出电流参考值，进而实现对于各个DC/DC变换单元输出电流的在线调节，使其匹配所连接制氢槽系统的制氢槽状态；通过这种DC/DC变换单元与制氢槽系统之间的协调控制，实现可靠制氢。
实际应用中，该智能通信单元104可以独立设置，也可以集成于制氢槽系统103的控制柜中，此处不做具体限定，视其应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。
本发明另一实施例还提供了另外一种直流耦合光伏离网制氢系统，在上述实施例及图3的基础之上，对DC/DC变换单元的具体实现形式给出了一种示例，如图4a和图4b所示：
DC/DC变换单元包括一个DC/DC变换器。
如果DC/DC变换器功率比较小的话，相应光伏组串的输出可以直接接入DC/DC变换器的输入端；而如果DC/DC变换器功率较大的话，该直流耦合光伏离网制氢系统还可以包括汇流箱系统。
如图4a和图4b所示，该汇流箱系统105包括至少一个汇流箱；汇流箱路数可以是8路、16路、20路等，视其具体应用环境而定即可，每路输入分别接一个光伏组串；使得各个汇流箱的输入端分别接收多个光伏组串的输出电能；各个汇流箱的输出端分别与相应DC/DC变换器的输入端相连(如图4a所示)；或者，各个汇流箱的输出端并联连接至变换器系统102的输入端，且各个DC/DC变换器的输入端均并联，并联的两端作为变换器系统102的输入端(如图4b所示)。
优选的，各个DC/DC变换器各自进行MPPT控制。对于图4b所示结构，其控制策略可以采用主从控制或者集中控制；如果是主从控制，则各个DC/DC变换器中的主机做MPPT控制，各个从机接收主机指令，跟随主机工作；如果是集中控制，则其变换器系统的主控制器做MPPT控制，然后把指令下发给每个DC/DC变换器。
以图4a为例进行说明：制氢槽系统103在工作时，其电气外特性可以等效为一个阻性负载。各个DC/DC变换器的输出完全跟踪输入功率的变化，其输出电压随着输入功率的变化而变化。由于输出端并联的每个DC/DC变换器各自进行MPPT控制，假设变换器系统102一共有n个DC/DC变换器，n个DC/DC变换器的输入功率分别为P1、P2…Pn；由于DC/DC变换器输出端并联，每个DC/DC变换器的输出电压相等；根据功率守恒可知，各个DC/DC变换器的输出电压Uo为：
Uo＝[(P1+P2+…Pn)×Req]1/2+Uin_limit1；
其中，Req为制氢槽系统103的等效电阻，Uin_limit1为制氢槽系统103电解制氢的最低电压。
制氢槽系统103的输入电压为DC/DC变换器输出电压Uo，制氢槽系统103的输入电流I为：
I＝P1/Uo+P2/Uo+…+Pn/Uo；
所以，对于输出并联的变换器系统102而言，每个DC/DC变换器的控制都是互相解耦的，每个DC/DC变换器只需要进行MPPT控制，DC/DC变换器的输出电压，即制氢槽系统103的输入电压，都是根据系统整体输入功率动态调整的；整体输入功率大，制氢槽系统103的输入电压大；反之，制氢槽系统103的输入电压小。每个DC/DC变换器的输出电流根据自身的输入功率及输出电压动态调整，输入功率大的DC/DC变换器输出电流大，输入功率小的DC/DC变换器输出电流小。
参见图5，以光伏方阵系统101为1000V光伏系统、制氢槽系统103的容量为1MW、单台DC/DC变换器的容量为100KW的应用场景为一个示例进行说明：
单台DC/DC变换器的输入侧满载MPPT工作电压范围一般在550-850V，电解槽系统103的电压一般在100-150V，变换器系统102由10台DC/DC变换器(DC/DC_1、DC/DC_2…DC/DC_10)组成。
当无遮挡情况时，全部光伏组件均以额定功率输出，每个DC/DC变换器的输入功率在100KW，变换器系统102总的输入功率在1MW，制氢槽系统103的输入电压在150V，制氢槽系统103的输入电流在6667A，每个DC/DC变换器的输出电流在666.7A。
当光伏组件出现遮挡时，比如第二个汇流箱(汇流箱_2)与第十个汇流箱(汇流箱_10)对应的光伏组串区域出现遮挡，且第二台DC/DC变换器(DC/DC_2)的输入功率在20KW，第十台DC/DC变换器(DC/DC_10)的输入功率在80KW，变换器系统102总的输入功率在900KW，制氢槽系统103的输入电压在147.4V，制氢槽系统103的输入电流在6105.8A。
由上述内容可以看出，每个DC/DC变换器在控制上互相解耦，每个DC/DC变换器独立进行MPPT控制，制氢槽系统103的输入电压根据系统输入功率动态调整，可以最大化的利用光伏板能量进行制氢。
并且，当其中一路DC/DC变换器故障时，其它路DC/DC变换器的MPPT控制功能可以正常实现，利用光伏发电制氢。如果一个系统包含N个DC/DC变换器，则考虑单一故障情况下，还有N-1/N的光伏能量可以被持续利用。因此采用多DC/DC变换器并联的系统，在保留多路MPPT的同时，增加了配电的可靠性，增强了系统的冗余性能。
对于一些大型光伏电站的制氢系统，其制氢槽系统的容量及输入电压规格可能会更大，此时如果再开发大容量的DC/DC变换器会带来开发成本的增大，以及产品种类的增多，后期维护成本也会随之增加。因此，本发明另一实施例还在上述实施例及图3的基础之上，对DC/DC变换单元的具体实现形式给出了另外一种示例：
如图6所示，每个DC/DC变换单元包括至少两个DC/DC变换器；每个DC/DC变换单元中，各个DC/DC变换器的输出端依次串联，串联的两端作为相应DC/DC变换单元的输出端。
图6是将图4a所示对应低电压规格制氢槽的变换器系统102进行扩容处理，将n个DC/DC变换器(如DC/DC1_1、DC/DC1_2…DC/DC1_n，以及，DC/DCN_1、DC/DCN_2…DC/DCN_n)的输出端串联，组成DC/DC变换单元；再将N个DC/DC变换单元的输出端并联，接入制氢槽系统103；其中，n和N均为大于1的整数。
优选的，该直流耦合光伏离网制氢系统还包括：汇流箱系统；如图6所示，该汇流箱系统105包括多个汇流箱(汇流箱1_1、汇流箱1_2…汇流箱1_n，…，汇流箱N_1、汇流箱N_2…汇流箱N_n)；汇流箱路数可以是8路、16路、20路等，视其具体应用环境而定即可，每路输入分别接一个光伏组串；使得各个DC/DC变换器的输入端分别通过各自对应的至少一个汇流箱接收多个光伏组串的输出电能。
并且，各个DC/DC变换器的输入端接收不同光伏组串的输出电能；各个DC/DC变换器各自进行MPPT控制。
通过图6所示的连接方式，将低电压等级的DC/DC变换器输出串联，形成高电压等级的DC/DC变换单元；然后对每个扩容后的高电压等级DC/DC变换单元进行输出并联，给后级的制氢槽系统103提供能量。
对于输出端并联的DC/DC变换单元而言，其输出电压相等；对于输出端串联的DC/DC变换器而言，其输出电流一致；对于DC/DC变换器串/并联组合的直流耦合光伏离网制氢系统而言，制氢槽系统103的输入电压由变换器系统102的输入总功率动态调整，DC/DC变换单元的输出电流由串联组合DC/DC变换器的输入总功率及制氢槽系统103的输入电压动态调整，每个DC/DC变换器的输出电压由每个DC/DC变换器的输入功率及输出电流动态调整；每个DC/DC变换器间的控制是互相解耦的，可以独立进行相应的MPPT控制，控制简单且易实现。
图7示出了一个DC/DC变换器扩容运行的实例：对于光伏方阵系统101为1000V光伏系统、制氢槽系统103的容量为2MW、单台DC/DC变换器的容量为100KW的应用场景：
单台DC/DC变换器的输入侧满载MPPT工作电压范围一般在550-850V，电解槽系统103的电压一般在200-300V，变换器系统102由20台DC/DC变换器(DC/DC1_1、DC/DC1_2、DC/DC2_1、DC/DC2_2…DC/DC10_1、DC/DC10_2)组成，汇流箱系统105由20个汇流箱(汇流箱1_1、汇流箱1_2、汇流箱2_1、汇流箱2_2…汇流箱10_1、汇流箱10_2)组成，各个汇流箱与相应的DC/DC变换器一一对应相连。
相比与图5所示实例，图7所示制氢槽系统103的容量与电压扩大了1倍，但DC/DC变换器还是应用图5规格的DC/DC变换器，一个300V输出的DC/DC变换单元由2台150V的DC/DC变换器输出串联形成，再由10个DC/DC变换器单元输出并联组成300V/2MW制氢槽系统103的变换器系统。
本实施例提供的直流耦合光伏离网制氢系统，在上一实施例的基础之上，使为低容量低电压等级制氢槽系统103供电的DC/DC变换器，可以通过输出串联的形式来组成高电压等级的DC/DC变换单元；也即通过DC/DC变换器的串/并联组合能够满足大容量、高电压等级制氢槽系统103的能量需求。并且，DC/DC变换器的上述模块化设计，使得DC/DC变换器的扩容更容易实现，能够满足不同规格制氢槽系统的需求，提高了该直流耦合光伏离网制氢系统的通用性。
上述两个实施例中，其DC/DC变换器可以为隔离型的降压拓扑或升/降压拓扑，或者，也可以为非隔离型的降压拓扑或升/降压拓扑；视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
此外，优选的，其DC/DC变换器输出端正负极之一中还设置有短路保护装置，比如熔丝。
对于DC/DC变换单元输出并联的直流耦合光伏离网制氢系统，当其中一路DC/DC变换器短路时，其它路DC/DC变换器的电流之和会反灌进入该故障模块。一般情况下，DC/DC变换器越多，反灌电流达到熔丝的动作点越快速，从而使系统可靠保护。
本申请提供的直流耦合光伏离网制氢系统，适用于山丘、工商业屋顶等复杂地形的光伏电站，DC/DC变换器的输出并联，兼顾了系统成本与效率，每个DC/DC变换器间控制互相解耦，分别独立进行MPPT控制，系统控制简单，方案容易实现，且系统具体故障冗余功能，可靠性高；同时对于DC/DC变换器的串/并联组合，使得DC/DC变换器扩容更容易实现，满足了不同规格制氢槽的需求。
本发明另一实施例还提供了一种直流耦合光伏离网制氢系统的控制方法，应用于如上述任一实施例所述的直流耦合光伏离网制氢系统；请参见图8，该控制方法包括：
S101、直流耦合光伏离网制氢系统中制氢槽系统的控制柜，根据制氢槽状态，生成带有总输入电流参考值的电流调节指令并下发至直流耦合光伏离网制氢系统的智能通信单元。
制氢槽状态是指制氢槽系统中制氢槽的槽压、槽温、氢/氧液位等情况。不同情况下，制氢槽系统的制氢槽状态不同。制氢槽系统根据自身的槽压、槽温、氢/氧液位等情况，需要其输入电流可控，以实现状态与电流之间的匹配；这就要求其所连接的各个DC/DC变换单元的输出电流，可由其来调节。调节的具体过程中，首先需要制氢槽系统根据自身的制氢槽状态，生成一个匹配的总输入电流参考值；再通过一个电流调节指令将该总输入电流参考值下发至智能通信单元，使该智能通信单元能够据此与各个DC/DC变换单元进行进一步的参数计算和指令传输。
S102、智能通信单元根据为制氢槽系统中制氢槽供电的DC/DC变换单元数量，对总输入电流参考值进行均分，得到带有输出电流参考值的分电流指令并下发至为制氢槽供电的各个DC/DC变换单元。
优选的，在S102之前，还包括：智能通信单元确定为制氢槽供电的DC/DC变换单元数量。具体可以是在各个DC/DC变换单元起机时，或者也可以是在接收到电流调节指令之前，通过通信，比如握手通信，来确定为制氢槽供电的DC/DC变换单元数量。
智能通信单元通过其接收的电流调节指令，能够得到制氢槽系统制氢槽供电端的总输入电流参考值I_ref；根据DC/DC变换单元数量N，对总输入电流参考值I_ref进行均分，得到均分后的结果为I_ref/N。然后，以该均分后的结果I_ref/N作为输出电流参考值，通过分电流指令下发至为制氢槽供电的各个DC/DC变换单元。
S103、各个DC/DC变换单元退出正常工作状态，分别根据分电流指令调节自身的输出电流。
实际应用中，DC/DC变换单元退出正常工作状态，即退出MPPT控制模式，然后将自身的输出电流调节至该输出电流参考值，具体可以是通过闭环调节来实现。
优选的，在步骤S101之前，还包括：
(1)开机时，控制柜通过智能通信单元下发制氢槽状态至为制氢槽供电的各个DC/DC变换单元；
(2)各个DC/DC变换单元在制氢槽状态正常时，分别执行起机动作，进入MPPT控制模式。
判断制氢槽状态是否正常，可以由各个DC/DC变换单元中变换器内置控制器中作为通信主机的控制器来实现，此处不做具体限定。
各个DC/DC变换单元中的变换器在正常工作状态下，均处于MPPT控制模式，使得各个变换器的控制互相解耦，控制简单、方案容易实现；而且，多路MPPT，还能够最大化的利用光伏能量制氢。
本发明另一实施例还提供了一种光伏制氢电站，如图9所示，包括：储氢系统、储氧系统以及至少一个如上述任一实施例所述的直流耦合光伏离网制氢系统；其中：
图9以在图4a的基础上为例进行展示，该直流耦合光伏离网制氢系统的具体结构及工作原理可以参见上述任一实施例，此处不再一一赘述。直流耦合光伏离网制氢系统采用如上述实施例所述的控制方法进行运行控制，该控制方法的具体执行过程参见上述实施例即可，此处不再赘述。
在此基础之上，每个直流耦合光伏离网制氢系统中，制氢槽系统103与光伏方阵系统101之间的距离小于预设距离；该预设距离的取值视其具体应用环境而定即可，只要能够使其制氢槽系统103设置于光伏侧，紧邻其所连接的变换器，尽量减小制氢槽输入线缆的长度，均在本申请的保护范围内。
制氢槽系统103的制氢槽输出端，分别通过相应的管道，与储氢系统的输入端和储氧系统的输入端相连。
在实际光伏制氢电站应用中，由于制氢槽输入特性是低压大电流，所以其线缆的损耗及成本较高，本实施例通过对于制氢、储氢的方式采用分散制氢、就近集中存储的方法，降低了线缆损耗及成本，且便于氢气、氧气的集中输送；系统结构简单，易于实现，利于应用。
需要说明的是，图4a-7以及图9，均未示出该智能通信单元，相应实施例中的智能通信单元介绍参见图3对应的实施例即可，均在本申请的保护范围内。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (13)
1.一种直流耦合光伏离网制氢系统，其特征在于，包括：光伏方阵系统、变换器系统、制氢槽系统以及智能通信单元；其中：
所述变换器系统包括至少两个DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元的输出端并联至所述制氢槽系统的制氢槽供电端；
所述光伏方阵系统包括至少一个光伏组串；
各个所述DC/DC变换单元的输入端分别接收至少一个光伏组串的输出电能；
所述智能通信单元分别与各个所述DC/DC变换单元和所述制氢槽系统的控制柜相连。
2.根据权利要求1所述的直流耦合光伏离网制氢系统，其特征在于，所述DC/DC变换单元包括一个DC/DC变换器。
3.根据权利要求1所述的直流耦合光伏离网制氢系统，其特征在于，所述DC/DC变换单元包括至少两个DC/DC变换器；
每个DC/DC变换单元中，各个DC/DC变换器的输出端依次串联，串联的两端作为相应DC/DC变换单元的输出端。
4.根据权利要求2或3所述的直流耦合光伏离网制氢系统，其特征在于，还包括：汇流箱系统；
所述汇流箱系统包括至少一个汇流箱；
各个汇流箱的输入端分别接收多个光伏组串的输出电能；
各个汇流箱的输出端分别与相应DC/DC变换器的输入端相连；或者，各个汇流箱的输出端并联连接至所述变换器系统的输入端，且各个DC/DC变换器的输入端均并联，并联的两端作为所述变换器系统的输入端。
5.根据权利要求2或3所述的直流耦合光伏离网制氢系统，其特征在于，各个所述DC/DC变换器的正常工作状态为最大功率点跟踪MPPT控制下的工作状态。
6.根据权利要求2或3所述的直流耦合光伏离网制氢系统，其特征在于，所述DC/DC变换器为隔离型的降压拓扑或升/降压拓扑，或者，非隔离型的降压拓扑或升/降压拓扑。
7.根据权利要求6所述的直流耦合光伏离网制氢系统，其特征在于，所述DC/DC变换器输出端正负极之一中还设置有短路保护装置。
8.根据权利要求1所述的直流耦合光伏离网制氢系统，其特征在于，所述智能通信单元独立于所述控制柜，或者，集成于所述控制柜中。
9.根据权利要求1所述的直流耦合光伏离网制氢系统，其特征在于，所述制氢槽系统内的制氢槽为碱液电解槽、PEM电解槽或固体氧化物电解槽中的任意一种。
10.一种直流耦合光伏离网制氢系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一所述的直流耦合光伏离网制氢系统；所述控制方法包括：
所述直流耦合光伏离网制氢系统中制氢槽系统的控制柜，根据制氢槽状态，生成带有总输入电流参考值的电流调节指令并下发至所述直流耦合光伏离网制氢系统的智能通信单元；
所述智能通信单元根据为所述制氢槽系统中制氢槽供电的DC/DC变换单元数量，对所述总输入电流参考值进行均分，得到带有输出电流参考值的分电流指令并下发至为制氢槽供电的各个DC/DC变换单元；
各个DC/DC变换单元退出正常工作状态，分别根据所述分电流指令调节自身的输出电流。
11.根据权利要求10所述的直流耦合光伏离网制氢系统的控制方法，其特征在于，在所述智能通信单元根据为所述制氢槽系统中制氢槽供电的DC/DC变换单元数量，对所述总输入电流参考值进行均分之前，还包括：
所述智能通信单元确定为制氢槽供电的所述DC/DC变换单元数量。
12.根据权利要求10所述的直流耦合光伏离网制氢系统的控制方法，其特征在于，在所述直流耦合光伏离网制氢系统的制氢槽系统，根据制氢槽状态，生成带有总输入电流参考值的电流调节指令并下发至所述直流耦合光伏离网制氢系统的智能通信单元之前，还包括：
开机时，所述控制柜通过所述智能通信单元下发制氢槽状态至为制氢槽供电的各个DC/DC变换单元；
各个DC/DC变换单元在所述制氢槽状态正常时，分别执行起机动作，进入MPPT控制模式。
13.一种光伏制氢电站，其特征在于，包括：储氢系统、储氧系统以及至少一个如权利要求1-9任一所述的直流耦合光伏离网制氢系统；其中：
所述直流耦合光伏离网制氢系统中，制氢槽系统与光伏方阵系统之间的距离小于预设距离；
所述制氢槽系统的制氢槽输出端，分别通过相应的管道，与所述储氢系统的输入端和所述储氧系统的输入端相连；
所述直流耦合光伏离网制氢系统采用如权利要求10-12任一所述的控制方法进行运行控制。
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