CN112803472A - 一种直流耦合制氢系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的直流耦合制氢系统及其控制方法,仅在其新能源系统的输出电能大于预设阈值时,由第一变换器向制氢槽系统提供制氢电能;而在新能源系统的输出电能小于等于该预设阈值时,由第二变换器通过变换装置进行并网输出;因此,即便其制氢槽系统的制氢槽为碱液电解槽,也能够通过上述原理兼顾新能源功率的最大化利用,以及碱液电解槽的最小电流/电压限制要求,而且无需引入电池储能,避免了因设置电池储能而导致的经济性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域,特别涉及一种直流耦合制氢系统及其控制方法。
背景技术
随着能源发展向着绿色、清洁的方向发展,氢气由于其利用产物是水,可以真正做到零排放、无污染,被看作是最具应用前景的清洁能源之一,在燃料电池、储能、新能源汽车等行业得到越来越广泛的应用。水电解制氢具有纯度高,效率高、排碳量少等优点,在众多制氢方式中脱颖而出。
图1所示为典型的直流耦合离网制氢系统;PV系统产生的直流电通过DC/DC变换器(或者风机系统产生的交流电通过AC/DC变换器),输出给多个制氢槽系统,由各个制氢槽系统中的电解槽将水中的氢置换出来,然后将得到的氢气和氧气输送至储氢/氧系统。
实际应用中,制氢槽系统多采用碱液电解槽来进行电解制氢,但碱液电解槽有最小电流/电压限制要求,而新能源功率具有波动性,若不能达到其限制要求,则将导致碱液电解槽的产气纯度低、主动停机,甚至会带来安全危险。而如果为了实现新能源功率的最大化利用,同时克服碱液电解槽的最小电流/电压限制要求,引入电池储能的话,其成本将无法忽略,导致系统经济性差。
发明内容
本发明提供一种直流耦合制氢系统及其控制方法,以解决现有技术中因引入电池储能而导致系统经济性差的问题。
为实现上述目的,本申请提供的技术方案如下:
本发明第一方面提供了一种直流耦合制氢系统,包括:新能源系统、第一变换器、制氢槽系统、第二变换器、变换装置以及通信单元;其中:
所述新能源系统通过所述第一变换器连接所述制氢槽系统,且所述新能源系统依次通过所述第二变换器和所述变换装置连接电网;
所述通信单元分别与所述第一变换器、所述第二变换器和所述制氢槽系统通信连接;
所述第一变换器用于在所述新能源系统的输出电能大于预设阈值时,向所述制氢槽系统提供制氢电能;
所述第二变换器用于在所述新能源系统的输出电能小于等于所述预设阈值时,通过所述变换装置进行并网输出。
优选的,所述制氢槽系统的制氢槽为:碱液电解槽、PEM电解槽及固体氧化物电解槽中的任意一种;
并且,所述制氢槽系统中的制氢槽为碱液电解槽时,所述预设阈值为所述碱液电解槽的最小功率要求值。
优选的,所述第二变换器为双向变换器,所述变换装置为双向变换装置,所述新能源系统的电能输出支路上还设置有可控开关;
所述可控开关用于在所述新能源系统的输出电能小于等于启机阈值且当前时刻处于电网谷价阶段时断开、在其他时间闭合;
所述第二变换器还用于在所述新能源系统的输出电能小于等于所述启机阈值且当前时刻处于电网谷价阶段时,通过所述变换装置接收电网电能进行反向变换;
所述第一变换器还用于在所述新能源系统的输出电能小于等于所述启机阈值且当前时刻处于电网谷价阶段时,接收所述第二变换器的电能,向所述制氢槽系统提供制氢电能。
优选的,所述第一变换器中和所述第二变换器,采用主从控制;或者,
所述直流耦合制氢系统还包括:与所述通信单元相连的系统控制器,用于实现所述直流耦合制氢系统的集中控制。
优选的,所述通信单元独立设置,或者,集成于所述第一变换器和所述第二变换器中任意一个的内部。
优选的,所述新能源系统为光伏发电系统时,所述第一变换器为DC/DC变换器,所述第二变换器为DC/AC变换器或者串联连接的DC/DC变换器及DC/AC变换器;
所述新能源系统为风力发电系统时,所述第一变换器为AC/DC变换器或者串联连接的AC/DC变换器和DC/DC变换器,所述第二变换器为AC/AC变换器。
本发明另一方面还提供了一种直流耦合制氢系统的控制方法,应用于如上述任一所述的直流耦合制氢系统中的通信主机或者系统控制器,所述直流耦合制氢系统的控制方法包括:
启机后,控制所述直流耦合制氢系统中的第一变换器处于待机状态、第二变换器通过变换装置进行并网输出;
进行MPPT(Maximum Power Point Tracking,最大功率点跟踪)运算,并根据运算得到的运算信息判断所述直流耦合制氢系统中新能源系统的输出电能是否大于预设阈值;
若所述新能源系统的输出电能大于所述预设阈值,则控制所述第二变换器处于待机状态、所述第一变换器向所述直流耦合制氢系统中的制氢槽系统提供制氢电能;
若所述新能源系统的输出电能小于等于所述预设阈值,则维持所述第一变换器处于待机状态、所述第二变换器通过变换装置进行并网输出。
优选的,进行MPPT运算,并根据运算得到的运算信息判断所述直流耦合制氢系统中新能源系统的输出电能是否大于预设阈值,包括:
进行所述MPPT运算,确定最大功率点的功率值;
判断所述最大功率点的功率值是否大于所述预设阈值;
若所述最大功率点的功率值大于所述预设阈值,则判定所述新能源系统的输出电能大于所述预设阈值。
优选的,所述预设阈值包括:第一预设阈值和第二预设阈值,所述第一预设阈值大于等于所述第二预设阈值;
判断所述最大功率点的功率值是否大于所述预设阈值,包括:
判断所述最大功率点的功率值是否上升到大于所述第一预设阈值,并且,未下降到小于所述第二预设阈值;
若所述最大功率点的功率值上升到大于所述第一预设阈值,并且,未下降到小于所述第二预设阈值,则判定所述最大功率点的功率值大于所述预设阈值。
优选的,若所述制氢槽系统中的制氢槽为碱液电解槽,则所述预设阈值为所述碱液电解槽的最小功率要求值、等于所述碱液电解槽的最小电流要求值与最小电压要求值的乘积,并且所述直流耦合制氢系统的控制方法中,判断所述最大功率点的功率值是否大于所述预设阈值,包括:
根据所述最大功率点的功率值计算得到所述碱液电解槽的制氢电流理论值;
判断所述制氢电流理论值是否满足所述碱液电解槽的最小电流要求;
若所述制氢电流理论值满足所述碱液电解槽的最小电流要求,则判定所述最大功率点的功率值大于所述预设阈值。
优选的,根据所述最大功率点的功率值计算得到所述碱液电解槽的制氢电流理论值所采用的公式包括:
Uin=U_limit+(Pmpp*Req)1/2和Iin=Pmpp/Uin;
其中,Uin为所述碱液电解槽的制氢电压理论值,Iin为所述碱液电解槽的制氢电流理论值,U_limit为所述碱液电解槽的最小电压要求值,Pmpp为所述最大功率点的功率值,Req为所述碱液电解槽的等效电阻。
优选的,当所述新能源系统的电能输出支路上还设置有可控开关时,所述直流耦合制氢系统的控制方法,在控制所述直流耦合制氢系统中的第一变换器处于待机状态、第二变换器通过变换装置进行并网输出之前,还包括:
控制所述可控开关闭合。
优选的,当所述第二变换器为双向变换器、所述变换装置为双向变换装置时,所述直流耦合制氢系统的控制方法,还包括:
判断所述新能源系统的输出电能是否小于等于启机阈值以及当前时刻是否处于电网谷价阶段;
若所述新能源系统的输出电能小于等于所述启机阈值且当前时刻处于电网谷价阶段,则控制所述可控开关断开、所述第二变换器通过所述变换装置接收电网电能进行反向变换、所述第一变换器接收所述第二变换器的电能并向所述制氢槽系统提供制氢电能。
本发明提供的直流耦合制氢系统,仅在其新能源系统的输出电能大于预设阈值时,由第一变换器向制氢槽系统提供制氢电能;而在新能源系统的输出电能小于等于该预设阈值时,由第二变换器通过变换装置进行并网输出;因此,即便其制氢槽系统的制氢槽为碱液电解槽,也能够通过上述原理兼顾新能源功率的最大化利用,以及碱液电解槽的最小电流/电压限制要求,而且无需引入电池储能,避免了因设置电池储能而导致的经济性差的问题。
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离网制氢系统的结构示意图;
图2是本发明申请实施例提供的直流耦合制氢系统的结构示意图;
图3a是本发明申请实施例提供的直流耦合光伏制氢系统的结构示意图;
图3b是本发明申请实施例提供的直流耦合风电制氢系统的结构示意图;
图4是本发明申请实施例提供的直流耦合制氢系统的控制方法的流程图;
图5是本发明申请实施例提供的直流耦合制氢系统的控制方法的部分流程图。
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。
本发明提供一种直流耦合制氢系统,以解决现有技术中因引入电池储能而导致系统经济性差的问题。
请参见图2,该直流耦合制氢系统,包括:新能源系统101、第一变换器102、制氢槽系统104、第二变换器103、变换装置105以及通信单元106;其中:
新能源系统101通过第一变换器102连接制氢槽系统104,且新能源系统101依次通过第二变换器103和变换装置105连接电网。
实际应用中,该新能源系统101可以是光伏发电系统(如图3a所示),也可以是风力发电系统(如图3b所示)。
光伏发电系统,包括至少一个光伏组串;各个光伏组串并联,并联后的两端作为新能源系统101的输出端。该光伏组串可以是目前市面上各种功率等级的光伏组件组成,可以组成光伏1000V系统,也可以是1500V系统,甚至更高电压等级的光伏系统;此处不做具体限定,视其应用环境而定,均在本申请的保护范围内。当新能源系统101是光伏发电系统时,如图3a所示,第一变换器102为DC/DC变换器,第二变换器103为DC/AC变换器或者串联连接的DC/DC变换器及DC/AC变换器;作为第一变换器102的DC/DC变换器可以是隔离拓扑,也可以是非隔离拓扑,可以是升压拓扑,可以是降压拓扑,也可以是升/降压拓扑,可以是谐振拓扑,也可以是非谐振拓扑,可以是全桥结构,也可以半桥结构,可以是两电平拓扑,也可以是三电平拓扑;此处不做具体限定,视其应用环境而定,均在本申请的保护范围内。第二变换器103中的DC/AC变换器可以是两电平拓扑,可以是三电平拓扑,可以是隔离拓扑,可以是非隔离拓扑;此处也不做具体限定,视其应用环境而定,均在本申请的保护范围内。
风力发电系统,包括:风机,和,DFIG(Doubly fed Induction Generator,双馈感应电机)或者PMSG(permanent magnet synchronous generator,永磁同步发电机);风机通过DFIG或者PMSG进行电能输出,DFIG或者PMSG的输出端作为新能源系统101的输出端。当新能源系统101是风力发电系统时,如图3b所示,第一变换器102为AC/DC变换器或者串联连接的AC/DC变换器和DC/DC变换器,第二变换器103为AC/AC变换器。该AC/DC变换器是隔离拓扑、可以是升压拓扑,可以是降压拓扑,也可以是升/降压拓扑,可以是两电平拓扑,也可以是三电平拓扑,可以是全桥拓扑,也可以是半桥拓扑;此处不做具体限定,视其应用环境而定,均在本申请的保护范围内。
该变换装置105可以是固态电力电子变压器,也可以是箱变;该变换装置105所连接的电网为高压电网,该高压电网可以是16KV电压等级的电网,也可以是35KV等电压等级的电网;此处不做具体限定,视其应用环境而定,均在本申请的保护范围内。
如图2所示,通信单元106分别与第一变换器102、第二变换器103和制氢槽系统104通信连接;该通信连接,可以根据实际应用环境选择有线或者无线通信方式,此处不做限定,均在本申请的保护范围内。该通信单元106可以是独立设置的,或者,也可以是集成于第一变换器102和第二变换器103中任意一个的内部,视其应用环境而定即可,均在本申请的保护范围内。
并且,该直流耦合制氢系统可以通过第一变换器102中和第二变换器103,经该通信单元106实现主从控制;或者,该直流耦合制氢系统也可以通过设置与通信单元106相连的系统控制器,来经该通信单元106实现集中控制;视其应用环境而定即可,均在本申请的保护范围内。
该制氢槽系统104中均包括制氢槽和控制柜;该控制柜负责监测制氢槽的槽压、槽温、氢/氧液位等情况,生成相应的电压/电流指令,并通过通信单元106直接或者间接的传输至第二变换器103,使第二变换器103能够根据该电压/电流指令进行电能输出。该制氢槽可以是碱液电解槽、PEM电解槽及固体氧化物电解槽中的任意一种;此处不做具体限定,视其具体应用环境而定即可,均在本申请的保护范围内。
具体的工作原理为:
该直流耦合制氢系统,结合新能源系统101能量的波动性及碱液电解槽产气的最小电流/电压限制要求,通过相应的控制能够实现两种工作模式:一是当新能源系统101的输出电能小于等于预设阈值,比如其能量不满足碱液电解槽要求时,该直流耦合制氢系统切出制氢模式,切换到并网模式,即第二变换器103通过变换装置105进行并网输出、将新能源系统101的能量输送给电网;二是当新能源系统101的输出电能大于预设阈值,比如其能量满足碱液电解槽要求时,该直流耦合制氢系统切出并网模式,切换到制氢模式,即第一变换器102向制氢槽系统104提供制氢电能。
当制氢槽系统104中的制氢槽为碱液电解槽时,该预设阈值是指碱液电解槽的最小功率要求值。
以碱液电解槽为例进行说明,无论采用主从控制还是集中控制,该直流耦合制氢系统实现上述原理的具体控制策略均为:启机后第二变换器103先开始工作、进入并网模式,通信主机或者系统控制器根据MPPT运算,确定最大功率点的功率值Pmpp,然后通过公式Uin=U_limit+(Pmpp*Req)1/2计算得到碱液电解槽的制氢电压理论值Uin,再通过公式Iin=Pmpp/Uin计算得到碱液电解槽的制氢电流理论值Iin;其中U_limit为所述碱液电解槽的最小电压要求值,Req为所述碱液电解槽的等效电阻;然后再进行碱液电解槽的制氢电流理论值Iin与碱液电解槽产气的最小电流要求值I_limit之间的比较,当Iin>I_limit时,第二变换器103切出并网模式、进入待机模式,第一变换器102开始工作、进入制氢模式,将新能源系统101的能量输出给碱液电解槽进行制氢;当Iin≤I_limit时,第一变换器102仍保持待机状态,第二变换器103仍工作在并网模式。其中,碱液电解槽产气的最小电流要求值I_limit,根据实际碱液电解槽系统而定,可以是30%额定电流,也可以是50%额定电流;此处不做具体限定,视其应用环境而定,均在本申请的保护范围内。
值得说明的是,上述并网/离网模式的切换原理,可以是基于同一个比较阈值的,比如碱液电解槽产气的最小电流要求值I_limit;实际应用中,也可以采用滞环控制策略进行并网/离网模式的切换,比如电流/功率升高时,采用一个较高的比较阈值,而在电流/功率下降时,采用一个较低的比较阈值,其切换原理与上述内容相同,此处不再详细说明。
本实施例提供的该直流耦合制氢系统,仅在其新能源系统101的输出电能大于预设阈值时,由第一变换器102向制氢槽系统104提供制氢电能;而在新能源系统101的输出电能小于等于该预设阈值时,由第二变换器103通过变换装置105进行并网输出;因此,即便其制氢槽系统104的制氢槽为碱液电解槽,也能够通过上述并网/离网模式切换的原理,来兼顾新能源功率的最大化利用,以及,碱液电解槽的最小电流/电压限制要求,而且无需引入电池储能,避免了因设置电池储能而导致的经济性差的问题。并且,该直流耦合制氢系统结构简单、控制简单、运行可靠、方案容易实现。
需要说明的是,对于新能源系统101而言,当其为光伏发电系统时,夜间光伏组件无能量输出,而当其为风力发电系统时,风场也会存在一段时间的无风期,这两种情况下,考虑实际制氢需求,可以应用电网谷电制氢,具体的,该直流耦合制氢系统在上一实施例的基础之上,其第二变换器103选用双向变换器,其变换装置105选用双向变换装置105,并且,其新能源系统101的电能输出支路上还设置有可控开关(如图2至图3b中的K所示);该可控开关可以是断路器,也可以是接触器等开关装置;此处不做具体限定,视其应用环境而定,均在本申请的保护范围内。
当光伏发电系统处于夜间,或者,风力发电系统处于无风期时,通信主机或者系统控制器通过通信单元106下发谷电制氢指令,切断新能源系统101侧的可控开关,防止网侧能量倒灌新能源系统101,损坏光伏组件等器件;并且,通信主机或者系统控制器还通过通信单元106下发接收到的碱液电解槽的电压/电流指令给第一变换器102,第二变换器103工作、将网侧能量整流输出;第一变换器102根据接收到的电压/电流指令,进行相应输出,实现谷电制氢。因此,在新能源系统101的输出电能小于等于启机阈值且当前时刻处于电网谷价阶段时,第二变换器103还用于通过变换装置105接收电网电能进行反向变换;第一变换器102还用于接收第二变换器103的电能,向制氢槽系统104提供制氢电能。
也就是说,该可控开关能够在新能源系统101的输出电能小于等于启机阈值且当前时刻处于电网谷价阶段时断开;而为了实现系统的正常工作,该可控开关在其他时间是应当处于闭合状态的,这就要求系统启机后,通信主机或者系统控制器先通过通信单元106下发新能源放电指令,闭合新能源系统101侧的可控开关,使新能源侧的能量可以输出至第一变换器102或者第二变换器103。
本实施例,不仅能够兼顾新能源功率的最大化利用,以及,碱液电解槽的最小电流/电压限制要求,而且,对于光伏发电系统还能够实现夜间的谷电制氢,对于风力发电系统还能够实现无风期谷电制氢,进而实现制氢的经济性。
本发明另一实施例还提供了一种直流耦合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制氢系统中的通信主机或者系统控制器;如图4所示,该直流耦合制氢系统的控制方法包括启机后执行的:
S101、控制直流耦合制氢系统中的第一变换器处于待机状态、第二变换器通过变换装置进行并网输出。
S102、进行MPPT运算,并根据运算得到的运算信息判断直流耦合制氢系统中新能源系统的输出电能是否大于预设阈值。
具体的,如图4所示,步骤S102包括:
S201、进行MPPT运算,确定最大功率点的功率值。
S202、判断最大功率点的功率值是否大于预设阈值。
若制氢槽系统中的制氢槽为碱液电解槽,则预设阈值为碱液电解槽的最小功率要求值、等于碱液电解槽的最小电流要求值与最小电压要求值的乘积,并且步骤S202,包括:
(1)根据最大功率点的功率值计算得到碱液电解槽的制氢电流理论值。
具体的,首先根据公式Uin=U_limit+(Pmpp*Req)1/2计算得到碱液电解槽的制氢电压理论值Uin;然后,再根据公式Iin=Pmpp/Uin计算得到碱液电解槽的制氢电流理论值Iin。
其中,U_limit为碱液电解槽的最小电压要求值,Pmpp为最大功率点的功率值,Req为碱液电解槽的等效电阻。
(2)判断制氢电流理论值是否大于碱液电解槽的最小电流要求值。
该碱液电解槽的最小电流要求值,根据实际碱液电解槽而定即可,可以是其30%额定电流,也可以是其50%额定电流,还可以为其他比例的额定电流,此处不做限定,均在本申请的保护范围内。
若制氢电流理论值大于碱液电解槽的最小电流要求值,则判定最大功率点的功率值大于预设阈值。若制氢电流理论值小于等于碱液电解槽的最小电流要求值,则判定最大功率点的功率值小于等于预设阈值。
实际应用中,也可以采用滞环控制策略来实现上述比较判断的过程,比如,将该预设阈值分为:第一预设阈值和第二预设阈值,其该第一预设阈值大于等于第二预设阈值;此时,步骤S202包括:判断最大功率点的功率值是否上升到大于第一预设阈值,并且,未下降到小于第二预设阈值;若最大功率点的功率值上升到大于第一预设阈值,并且,未下降到小于第二预设阈值,则判定最大功率点的功率值大于预设阈值。对于碱液电解槽,则只要判断其制氢电流理论值是否满足碱液电解槽的最小电流要求即可,该最小电流要求可以是指制氢电流理论值上升到大于第一电流阈值之后,以及,下降到小于等于第二电流阈值之前;该第一电流阈值大于等于第二电流阈值,该第二电流阈值大于等于该最小电流要求值。
若最大功率点的功率值大于预设阈值,则判定新能源系统的输出电能大于预设阈值,执行步骤S103;若最大功率点的功率值小于等于预设阈值,则判定新能源系统的输出电能小于等于预设阈值,执行步骤S104。
S103、控制第二变换器处于待机状态、第一变换器向直流耦合制氢系统中的制氢槽系统提供制氢电能。
S104、维持第一变换器处于待机状态、第二变换器通过变换装置进行并网输出。
以上过程,能够实现并网/离网模式的切换,来兼顾新能源功率的最大化利用,以及,碱液电解槽的最小电流/电压限制要求,而且无需引入电池储能,避免了因设置电池储能而导致的经济性差的问题。并且,该直流耦合制氢系统结构简单、控制简单、运行可靠、方案容易实现。
优选的,当新能源系统的电能输出支路上还设置有可控开关时,该直流耦合制氢系统的控制方法,如图4所示,在步骤S101之前,还包括:
S100、控制可控开关闭合。
优选的,当第二变换器为双向变换器、变换装置为双向变换装置时,直流耦合制氢系统的控制方法,还包括如图5所示的:
S401、判断新能源系统的输出电能是否小于等于启机阈值以及当前时刻是否处于电网谷价阶段;
若新能源系统的输出电能小于等于启机阈值且当前时刻处于电网谷价阶段,则执行步骤S402。
S402、控制可控开关断开、第二变换器通过变换装置接收电网电能进行反向变换、第一变换器接收第二变换器的电能并向制氢槽系统提供制氢电能。
该直流耦合制氢系统的结构及控制原理可以参见上述任一实施例所述,此处不再一一赘述。
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)
1.一种直流耦合制氢系统,其特征在于,包括:新能源系统、第一变换器、制氢槽系统、第二变换器、变换装置以及通信单元;其中:
所述新能源系统通过所述第一变换器连接所述制氢槽系统,且所述新能源系统依次通过所述第二变换器和所述变换装置连接电网;
所述通信单元分别与所述第一变换器、所述第二变换器和所述制氢槽系统通信连接;
所述第一变换器用于在所述新能源系统的输出电能大于预设阈值时,向所述制氢槽系统提供制氢电能;
所述第二变换器用于在所述新能源系统的输出电能小于等于所述预设阈值时,通过所述变换装置进行并网输出。
2.根据权利要求1所述的直流耦合制氢系统,其特征在于,所述制氢槽系统的制氢槽为:碱液电解槽、PEM电解槽及固体氧化物电解槽中的任意一种;
并且,所述制氢槽系统中的制氢槽为碱液电解槽时,所述预设阈值为所述碱液电解槽的最小功率要求值。
3.根据权利要求1所述的直流耦合制氢系统,其特征在于,所述第二变换器为双向变换器,所述变换装置为双向变换装置,所述新能源系统的电能输出支路上还设置有可控开关;
所述可控开关用于在所述新能源系统的输出电能小于等于启机阈值且当前时刻处于电网谷价阶段时断开、在其他时间闭合;
所述第二变换器还用于在所述新能源系统的输出电能小于等于所述启机阈值且当前时刻处于电网谷价阶段时,通过所述变换装置接收电网电能进行反向变换;
所述第一变换器还用于在所述新能源系统的输出电能小于等于所述启机阈值且当前时刻处于电网谷价阶段时,接收所述第二变换器的电能,向所述制氢槽系统提供制氢电能。
4.根据权利要求1-3任一所述的直流耦合制氢系统,其特征在于,所述第一变换器中和所述第二变换器,采用主从控制;或者,
所述直流耦合制氢系统还包括:与所述通信单元相连的系统控制器,用于实现所述直流耦合制氢系统的集中控制。
5.根据权利要求1-3任一所述的直流耦合制氢系统,其特征在于,所述通信单元独立设置,或者,集成于所述第一变换器和所述第二变换器中任意一个的内部。
6.根据权利要求1-3任一所述的直流耦合制氢系统,其特征在于,所述新能源系统为光伏发电系统时,所述第一变换器为DC/DC变换器,所述第二变换器为DC/AC变换器或者串联连接的DC/DC变换器及DC/AC变换器;
所述新能源系统为风力发电系统时,所述第一变换器为AC/DC变换器或者串联连接的AC/DC变换器和DC/DC变换器,所述第二变换器为AC/AC变换器。
7.一种直流耦合制氢系统的控制方法,其特征在于,应用于如权利要求1-6任一所述的直流耦合制氢系统中的通信主机或者系统控制器,所述直流耦合制氢系统的控制方法包括:
启机后,控制所述直流耦合制氢系统中的第一变换器处于待机状态、第二变换器通过变换装置进行并网输出;
进行最大功率点跟踪MPPT运算,并根据运算得到的运算信息判断所述直流耦合制氢系统中新能源系统的输出电能是否大于预设阈值;
若所述新能源系统的输出电能大于所述预设阈值,则控制所述第二变换器处于待机状态、所述第一变换器向所述直流耦合制氢系统中的制氢槽系统提供制氢电能;
若所述新能源系统的输出电能小于等于所述预设阈值,则维持所述第一变换器处于待机状态、所述第二变换器通过变换装置进行并网输出。
8.根据权利要求7所述的直流耦合制氢系统的控制方法,其特征在于,进行最大功率点跟踪MPPT运算,并根据运算得到的运算信息判断所述直流耦合制氢系统中新能源系统的输出电能是否大于预设阈值,包括:
进行所述MPPT运算,确定最大功率点的功率值;
判断所述最大功率点的功率值是否大于所述预设阈值;
若所述最大功率点的功率值大于所述预设阈值,则判定所述新能源系统的输出电能大于所述预设阈值。
9.根据权利要求8所述的直流耦合制氢系统的控制方法,其特征在于,所述预设阈值包括:第一预设阈值和第二预设阈值,所述第一预设阈值大于等于所述第二预设阈值;
判断所述最大功率点的功率值是否大于所述预设阈值,包括:
判断所述最大功率点的功率值是否上升到大于所述第一预设阈值,并且,未下降到小于所述第二预设阈值;
若所述最大功率点的功率值上升到大于所述第一预设阈值,并且,未下降到小于所述第二预设阈值,则判定所述最大功率点的功率值大于所述预设阈值。
10.根据权利要求8所述的直流耦合制氢系统的控制方法,其特征在于,若所述制氢槽系统中的制氢槽为碱液电解槽,则所述预设阈值为所述碱液电解槽的最小功率要求值、等于所述碱液电解槽的最小电流要求值与最小电压要求值的乘积,并且所述直流耦合制氢系统的控制方法中,判断所述最大功率点的功率值是否大于所述预设阈值,包括:
根据所述最大功率点的功率值计算得到所述碱液电解槽的制氢电流理论值;
判断所述制氢电流理论值是否满足所述碱液电解槽的最小电流要求;
若所述制氢电流理论值满足所述碱液电解槽的最小电流要求,则判定所述最大功率点的功率值大于所述预设阈值。
11.根据权利要求10所述的直流耦合制氢系统的控制方法,其特征在于,根据所述最大功率点的功率值计算得到所述碱液电解槽的制氢电流理论值所采用的公式包括:
Uin=U_limit+(Pmpp*Req)1/2和Iin=Pmpp/Uin;
其中,Uin为所述碱液电解槽的制氢电压理论值,Iin为所述碱液电解槽的制氢电流理论值,U_limit为所述碱液电解槽的最小电压要求值,Pmpp为所述最大功率点的功率值,Req为所述碱液电解槽的等效电阻。
12.根据权利要求7-11任一所述的直流耦合制氢系统的控制方法,其特征在于,当所述新能源系统的电能输出支路上还设置有可控开关时,所述直流耦合制氢系统的控制方法,在控制所述直流耦合制氢系统中的第一变换器处于待机状态、第二变换器通过变换装置进行并网输出之前,还包括:
控制所述可控开关闭合。
13.根据权利要求12所述的直流耦合制氢系统的控制方法,其特征在于,当所述第二变换器为双向变换器、所述变换装置为双向变换装置时,所述直流耦合制氢系统的控制方法,还包括:
判断所述新能源系统的输出电能是否小于等于启机阈值以及当前时刻是否处于电网谷价阶段;
若所述新能源系统的输出电能小于等于所述启机阈值且当前时刻处于电网谷价阶段,则控制所述可控开关断开、所述第二变换器通过所述变换装置接收电网电能进行反向变换、所述第一变换器接收所述第二变换器的电能并向所述制氢槽系统提供制氢电能。
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