CN114032559B - 一种新能源离网制氢的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种新能源离网制氢的系统及方法，系统包括：至少一级升压变压器和至少一个变换器；至少一个变换器中每个变换器的输入端连接对应的新能源电源，变换器输出交流电；至少一个变换器的输出端连接至少一级升压变压器的原边；至少一个变换器中至少一个变换器工作于电压源模式，至少一个变换器中的其余变换器工作于电压源模式或电流源模式；电压源模式是指变换器输出稳定的电压，电流源模式是指变换器输出稳定的电流；至少一级升压变压器的副边通过高压交流线缆连接电解槽一侧，电解槽一侧至少包括电解槽。由于线缆上传输高压交流电因此损耗较低，适用于新能源电源距离电解槽较远的场景，而且可以采用电力变压器，降低系统成本。

Description

一种新能源离网制氢的系统及方法

技术领域

本申请涉及新能源制氢技术领域，尤其涉及一种新能源离网制氢的系统及方法。

背景技术

目前，随着各行各业对于氢气的需求，电解水制氢应用越来越广泛，传统都是利用电网提供的电来电解水制氢，现在可以利用新能源发电的电能来电解水制氢。由于新能源离网制氢不受电网的制约，例如可以应用在无电网区域进行电解水制氢。另外，由于不需要电网的支撑，所以可以有效降低新能源发电的成本，进而降低制氢的成本。

目前主要包括两种新能源制氢的方式，一种是利用高压直流，即新能源输出的电能通过高压直流线路进行电力的相对远距离传输至电解槽一端，由于高压直流线路上的电压较高，因此，相同功率时的电流较小，可以有效减小电能传送过程中在高压直流线路上的损耗。但是这种方案需要使用高压直流变换器，目前这类设备发展还不够成熟，成本较高。另外一种是将新能源输出的电能直接通过直流变换器传送到电解槽，中间没有高压直流线路的传输。但是这种方案的缺点是实际应用中，因为电解槽属于化工品，位于专门的化工区，因此电解槽距离新能源电源较远，所需线缆较长，易在线缆中产生较高的线缆损耗，降低整个系统的效率，从而导致制氢的成本较高。

发明内容

本申请提供了一种新能源离网制氢的系统及方法，能够降低制氢的成本，便于推广应用。

本申请提供一种新能源离网制氢的系统，包括：至少一级升压变压器和至少一个变换器；

至少一个变换器中每个变换器的输入端连接对应的新能源电源，变换器输出交流电；至少一个变换器的输出端连接至少一级升压变压器的原边；

至少一个变换器中至少一个变换器工作于电压源模式，至少一个变换器中的其余变换器工作于电压源模式或电流源模式；电压源模式是指变换器输出稳定的电压，电流源模式是指变换器输出稳定的电流；

至少一级升压变压器的副边通过高压交流线缆连接电解槽一侧，电解槽一侧至少包括电解槽，电解槽用于电解制氢。

优选地，系统还包括：控制器；

当系统只包括一个变换器时，控制器，具体用于控制变换器工作于电压源模式；

当系统包括多个变换器时，控制器，还用于根据至少一个变换器的输出端的电压获得电压谐波畸变率；根据电压谐波畸变率配置其余变换器中工作于电压源模式的数量与工作于电流源模式的数量。

优选地，控制器，具体用于在电压谐波畸变率小于等于第一预设阈值时，从其余变换器中增加工作于电流源模式的变换器的数量；在电压谐波畸变率大于第二预设阈值时，从其余变换器中增加工作于电压源模式的变换器的数量；第一预设阈值小于第二预设阈值；

控制器，具体用于在电压谐波畸变率大于第一预设阈值小于等于第二预设阈值时，控制其余变换器中工作于电压源模式的变换器的数量和工作于电流源模式的变换器的数量不变。

优选地，至少一级升压变压器包括至少两级升压变压器串联，最后一级升压变压器的副边连接高压交流线缆。

优选地，当高压交流线缆对应多个新能源电源时，多个新能源电源可以共用最后一级升压变压器。

优选地，电解槽一侧包括：至少一级降压变压器、至少一个整流器和至少一个电解槽；

至少一级降压变压器的原边通过高压交流线缆连接至少一级升压变压器的副边；

至少一级降压变压器的副边连接至少一个整流器的输入端；

至少一个整流器的输出端连接至少一个电解槽。

优选地，电解槽一侧包括至少两个电解槽；至少两个电解槽中的每个电解槽对应一个至少一级降压变压器和一个整流器。

优选地，新能源电源为光伏阵列，变换器为光伏逆变器；至少一级降压变压器和至少一级升压变压器为频率相等的电力变压器。

本申请还提供一种新能源离网制氢的方法，应用于新能源离网制氢的系统，系统包括至少一级升压变压器和至少一个变换器；至少一个变换器中每个变换器的输入端连接对应的新能源电源，变换器输出交流电；至少一个变换器的输出端连接至少一级升压变压器的原边；至少一级升压变压器的副边通过高压交流线缆连接电解槽一侧，电解槽一侧至少包括电解槽，电解槽用于电解制氢；

该方法包括：

控制至少一个变换器中至少一个变换器工作于电压源模式；

控制至少一个变换器中的其余变换器工作于电压源模式或电流源模式；

电压源模式是指变换器输出稳定的电压，电流源模式是指变换器输出稳定的电流。

优选地，控制至少一个变换器中的其余变换器工作于电压源模式或电流源模式，具体包括：

根据至少一个变换器的输出端的电压获得电压谐波畸变率；根据电压谐波畸变率配置其余变换器中工作于电压源模式的数量与工作于电流源模式的数量。

优选地，根据电压谐波畸变率配置其余变换器中工作于电压源模式的数量与工作于电流源模式的数量，具体包括：在电压谐波畸变率小于等于第一预设阈值时，从其余变换器中增加工作于电流源模式的变换器的数量；在电压谐波畸变率大于第二预设阈值时，从其余变换器中增加工作于电压源模式的变换器的数量；第一预设阈值小于第二预设阈值；在电压谐波畸变率大于第一预设阈值小于等于第二预设阈值时，控制其余变换器中工作于电压源模式的变换器的数量和工作于电流源模式的变换器的数量不变。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

该新能源离网制氢的系统包括：至少一级升压变压器和至少一个变换器，变换器输出交流电；至少一个变换器中每个变换器的输入端连接对应的新能源电源，新能源电源可以来源于太阳能或风能；至少一个变换器的输出端连接升压变压器的原边，即低压侧；至少一个变换器中至少一个变换器工作于电压源模式，至少一个变换器中的其余变换器工作于电压源模式或电流源模式；升压变压器的副边通过高压交流线缆连接电解槽一侧，电解槽一侧至少包括电解槽，电解槽用于电解制氢。

本申请提供的系统包括升压变压器，升压变压器可以将变换器的交流输出电压升高后再通过较长的高压交流线缆传输至电解槽一侧，由于传输的电压较高，因此可以降低高压交流线缆上的损耗，由于高压交流线缆上的损耗较低，因此，该系统可以适用于新能源电源距离电解槽较远的场景。另外，由于该系统中采用高压交流线缆传输电能，因此，采用电力变压器实现升压即可，，从而可以降低整个系统的成本，有利于新能源制氢的推广应用。

附图说明

图1为本申请提供的一种新能源离网制氢的系统的示意图；

图2为本申请提供的另一种新能源离网制氢的系统的示意图；

图3为本申请提供的又一种新能源离网制氢的系统的示意图；

图4A为本申请实施例提供的再一种新能源离网制氢的系统的示意图；

图4B为本申请实施例提供的另一种新能源离网制氢的系统的示意图；

图5为本申请提供的又一种新能源离网制氢的系统的示意图；

图6为本申请提供的另一种新能源离网制氢的系统的示意图；

图7为本申请提供的再一种新能源离网制氢的系统的示意图；

图8A为本申请提供的又一种新能源离网制氢的系统的示意图；

图8B为本申请提供的再一种新能源离网制氢的系统的示意图；

图9为本申请提供的一种新能源离网制氢的方法的流程图；

图10为本申请提供的另一种新能源离网制氢的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地实施本申请的技术方案，下面结合附图详细介绍本申请提供的技术方案。

系统实施例

本申请实施例提供的新能源离网制氢的系统，包括：至少一级升压变压器和至少一个变换器；至少一个变换器中每个变换器的输入端连接对应的新能源电源，变换器输出交流电；至少一个变换器的输出端连接至少一级升压变压器的原边；至少一个变换器中至少一个变换器工作于电压源模式，至少一个变换器中的其余变换器工作于电压源模式或电流源模式；电压源模式是指变换器输出稳定的电压，电流源模式是指变换器输出稳定的电流；至少一级升压变压器的副边通过高压交流线缆连接电解槽一侧，电解槽一侧至少包括电解槽，电解槽用于电解制氢。

本申请实施例不限定新能源的种类，例如可以为光伏发电，也可以为风力发电，为了方便理解和描述，下面以光伏发电作为新能源为例进行介绍。当应用场景为光伏离网制氢时，变换器为光伏逆变器。当应用场景为风电离网制氢时，变换器可以为交流/交流变换器。

参见图1，该图为本申请提供的一种新能源离网制氢的系统的示意图。本申请提供一种新能源离网制氢的系统，包括：至少一级升压变压器102和至少一个光伏逆变器101；本申请不限定光伏逆变器101的数量，例如可以为一个，也可以为多个，当包括多个光伏逆变器时，多个光伏逆变器的输出端可以并联在一起。本申请也不限定升压变压器102的数量，例如可以为一个，也可以为多个串联，即多级升压变压器级联在一起达到更大的升压效果。

至少一个光伏逆变器101中每个光伏逆变器的输入端连接对应的光伏阵列，至少一个光伏逆变器101的输出端连接升压变压器102的原边，应该理解，本实施例中升压变压器102的原边为低压侧，升压变压器102的副边为高压侧；应该理解，本申请提供的系统在光伏一侧包括升压变压器，即升压变压器将光伏逆变器101输出的交流电进行升压，升到较高的电压通过高压交流线缆L提供给电解槽一侧200，因此，在高压交流线缆L上传输的是交流高压，由于电压较高，相同功率时电流较小，因此，可以降低高压交流线缆L上的损耗。由于高压交流线缆L上的损耗较小，因此，可以适用于光伏一侧与电解槽一侧距离较远的场景。例如实际应用场景中，光伏阵列的位置与电解槽的位置距离较远，由于电解槽属于化工领域，考虑到安全以及环境保护，电解槽不能随意设置，一般电解槽需要位于专门的化工园区，因此，本申请提供的系统可以满足电解槽距离光伏阵列较远的场景。

至少一个光伏逆变器101中至少一个光伏逆变器工作于电压源模式，所述至少一个光伏逆变器101中的其余光伏逆变器工作于电压源模式或电流源模式。

由于本申请提供的系统并没有连接电网，属于离网利用太阳能进行制氢，因此，为了保证系统的电压稳定，需要至少一个光伏逆变器工作在电压源模式，电压源型的光伏逆变器一方面可以把直流电能转换为交流电能进行传输，另一方面能够建立稳定的电压，以实现电解槽一侧的正常工作。

应该理解，光伏逆变器的工作模式可以改变，即对于一个光伏逆变器，既可以工作于电压源模式，又可以工作于电流源模式，具体可以根据需要来配置其工作模式。

升压变压器102的副边通过高压交流线缆连接电解槽一侧200，所述电解槽一侧200至少包括电解槽，所述电解槽用于电解制氢。本申请也不具体限定电解槽的数量，例如可以为一个电解槽，也可以为多个电解槽。即光伏逆变器与电解槽的数量可以为一一对应，也可以为一对多，也可以为多对一，也可以为多对多。例如，多对一是指多个光伏逆变器对应一个电解槽；一对多是指一个光伏逆变器对应多个电解槽。

由于本申请提供的系统为离网系统，即不连接电网，因此高压交流线缆上传输的电压可以灵活配置，不受电网电压的限制，例如高压交流线缆上的电压的幅值、频率和波形均可以灵活设置，例如电压的幅值可以为3.3kV～300kV，电压的频率可以为十几Hz～几百Hz，电压的波形可以为正弦波或方波等，即光伏逆变器的输出电压和整流器的输入电压可以灵活配置。

本申请提供的系统包括升压变压器，升压变压器可以将光伏逆变器的输出电压升高后再通过较长的高压交流线缆传输至电解槽一侧，由于传输的电压较高，因此可以降低高压交流线缆上的损耗，由于高压交流线缆上的损耗较低，因此，该系统可以适用于光伏阵列距离电解槽较远的场景。另外，由于该系统中的升压变压器采用普通的电力变压器，如工频变压器，或者，也可以为其他频率的变压器，因此可以降低整个系统的成本，有利于新能源制氢的推广应用。

下面以图2中所示的系统包括一个光伏逆变器，其中一个光伏逆变器对应一个电解槽为例进行介绍。

参见图2，该图为本申请提供的另一种新能源离网制氢的系统的示意图。

本实施例提供的系统中，电解槽一侧包括：至少一级降压变压器201、整流器202和电解槽203；

降压变压器201的原边通过高压交流线缆L连接升压变压器102的副边；由于高压交流线缆L上传输的为高压交流电，因此，到电解槽一侧需要降压变压器201将高压交流电进行降压，变为低压交流电。与升压变压器类似，本实施例不限定降压变压器的数量，也可以一个降压变压器，也可以为多级降压变压器串联在一起，以增大降压倍数。

降压变压器201的副边连接整流器202的输入端，应该理解，本实施例中降压变压器201的原边为高压侧，降压变压器201的副边为低压侧；整流器202的输出端连接电解槽203。应该理解，本实施例提供的系统中的降压变压器201与升压变压器102类似，为电力变压器，如工频变压器，或者也可以为其他频率的变压器。

整流器202的作用是将降压变压器201输出的低压交流电整流为低压直流电，低压直流电用于为电解槽203供电，以使电解槽203进行电解制氢。本申请实施例提供的系统不限定具体的制氢应用场景，也不限定制氢的用途。

图2所示的实施例介绍的系统是以一个光伏逆变器对应一个电解槽为例进行的介绍。下面以多个光伏逆变器对应一个电解槽为例进行介绍。

参见图3，该图为本申请提供的又一种新能源离网制氢的系统的示意图。

为了方便理解，以本申请实施例提供的新能源离网制氢的系统包括至少两个光伏逆变器为例进行介绍，图3中以两个光伏逆变器为例，即第一光伏逆变器101a和第二光伏逆变器101b，从图3中可以看出，第一光伏逆变器101a和第二光伏逆变器101b分别连接各自对应的光伏阵列，本申请实施例不限定光伏阵列包括的电池板的数量，也可以包括多个光伏组串，可以根据实际需要的电压和功率来选择光伏阵列中包括的电池板的数量。应该理解，也可以包括更多数量的光伏逆变器，本申请实施例中不做具体限定。

第一光伏逆变器101a的输出端和第二光伏逆变器101b的输出端均连接升压变压器102的原边，即低压端。

图3所示的系统为多对一，即多个光伏逆变器对应一个电解槽，另外，该系统还可以为一对多，即一个光伏逆变器对应多个电解槽。

参见图4A，该图为本申请实施例提供的再一种新能源离网制氢的系统的示意图。

图4A所示的系统为一个光伏逆变器对应多个电解槽，其中以对应两个电解槽为例，即第一电解槽203a和第二电解槽203b，当然也可以对应更多数量的电解槽，本申请实施例中均不做具体限定。

电解槽一侧包括至少两个电解槽时，至少两个电解槽中的每个电解槽对应一个降压变压器和一个整流器，如图4A所示，第一降压变压器201a的原边通过高压交流线缆L连接升压变压器102的副边，第一降压变压器201a的副边连接第一整流器202a的输入端，第一整流器202a的输出端连接第一电解槽203a。第二降压变压器201b的原边通过高压交流线缆L连接升压变压器102的副边，第二降压变压器201b的副边连接第二整流器202b的输入端，第二整流器202b的输出端连接第二电解槽203b。其中，降压变压器的输入端即为原边，降压变压器的输出端即为副边。同理，升压变压器的输入端即为原边，升压变压器的输出端即为副边。

本申请实施例提供的系统可以利用一个光伏逆变器同时为多个电解槽进行供电，为了供电的可靠性，光伏阵列的额定功率需要大于所有电解槽的功率之和，以弥补高压交流线缆上的功率损耗以及升压变压器、降压变压器上的功率损耗；另外，也可以配置光伏阵列的功率大幅超额，以保证所有电解槽能够长时间工作在额定工作状态。

图4A介绍的是每个电解槽对应一个整流器和一个降压变压器的实现方式，下面介绍一个整流器和一个降压变压器对应多个电解槽的实现方式。

参见图4B，该图为本申请实施例提供的另一种新能源离网制氢的系统的示意图。

从图4B可以看出，第一电解槽203a和第二电解槽203b均连接第一整流器202a的输出端。

图4A和图4B所示的系统均为一对多，下面介绍多对多的情况，即多个光伏逆变器对应多个电解槽。

参见图5，该图为本申请提供的又一种新能源离网制氢的系统的示意图。

本实施例提供的系统，升压变压器102的输入端连接多个光伏逆变器，升压变压器102的输出端通过高压交流线缆连接多个降压变压器。

本实施例为了描述方便，以两个光伏逆变器和两个电解槽为例进行介绍，应该理解，对于系统中光伏逆变器和电解槽多对多的情况，不限定光伏逆变器的数量与电解槽的数量相等，两者的数量可以相等，也可以不相等。

如图5所示，第一光伏逆变器101a和第二光伏逆变器101b的输出端均连接升压变压器102的输入端；第一降压变压器201a的输入端通过高压交流线缆L连接升压变压器102的输出端，第一降压变压器201a的输出端连接第一整流器202a的输入端，第一整流器202a的输出端连接第一电解槽203a。第二降压变压器201b的输入端通过高压交流线缆L连接升压变压器102的输出端，第二降压变压器201b的输出端连接第二整流器202b的输入端，第二整流器202b的输出端连接第二电解槽203b。

以上实施例中，光伏逆变器的容量可以根据后级连接的电解槽的需求来配置。

下面介绍，当本申请实施例提供的系统包括多个光伏逆变器时，多个光伏逆变器的工作原理。

参见图6，该图为本申请提供的另一种新能源离网制氢的系统的示意图。

下面以本实施例提供的系统包括两个光伏逆变器为例进行描述，第一光伏逆变器101a和第二光伏逆变器101b。为了使离网运行时该系统具有稳定的电压，需要控制器103控制其中至少一个光伏逆变器工作于电压源模式，另外一个光伏逆变器可以工作于电压源模式，也可以工作于电流源模式。具体地，控制器103可以根据光伏逆变器的输出电压的电压谐波畸变率来配置其余光伏逆变器的工作模式。

控制器，具体用于在电压谐波畸变率小于等于第一预设阈值时，从其余光伏逆变器中增加工作于电流源模式的光伏逆变器的数量；当电压谐波畸变率小于第一预设阈值时，说明系统的电压比较稳定，因此，为了提高电能的利用率，可以适当增加工作于电流源模式的光伏逆变器的数量。因为电压源模式的光伏逆变器的电能最大输出能力相比于电流源模式的光伏逆变器较差，因此，从一个光伏电站的能量最大输出角度考虑，工作于电流源模式的光伏逆变器的数量越多越好。但是，如果工作于电压源模式的光伏逆变器所占的比例较低，容易引起光伏逆变器的输出电压不稳定，进而影响高压交流线缆中电流的质量和损耗，因此需要保证电压稳定的前提下，配置电压源模式的光伏逆变器和电流源模式的光伏逆变器之间的比例。另外，控制器，具体用于在电压谐波畸变率大于第二预设阈值时，从其余光伏逆变器中增加工作于电压源模式的光伏逆变器的数量；第一预设阈值小于第二预设阈值。当电压谐波畸变率大于第二预设阈值时，说明电压不稳定，此时需要牺牲电能利用率来稳定系统电压，即需要增加电压源模式的光伏逆变器的数量，而减少电流源模式的光伏逆变器的数量。

其中，本实施例不限定第一预设阈值和第二预设阈值的具体取值，具体取值可以根据高压交流线缆上传输的交流电压的质量要求来设置。例如一种可能的实现方式，第一预设阈值可以为1％，第二预设阈值可以为5％。

控制器，具体用于在电压谐波畸变率大于第一预设阈值小于等于第二预设阈值时，控制其余光伏逆变器中工作于电压源模式的光伏逆变器的数量和工作于电流源模式的光伏逆变器的数量不变。当电压谐波畸变率在于第一预设阈值和第二预设阈值之间时，说明系统的电压处于稳定状态，而且系统的电能利用率也较高，因此，不必调整电压源模式和电流源模式的光伏逆变器的数量，保持不变即可。

例如，当电压谐波畸变率较大时，需要第一光伏逆变器101a和第二光伏逆变器101b均工作在电压源模式，这样可以稳定系统的电压，使电压谐波畸变率下降。当电压谐波畸变率较小时，仅控制其中一个光伏逆变器工作在电压源模式即可，另一个光伏逆变器工作于电流源模式。

图6是以系统包括两个光伏逆变器为例进行介绍，下面介绍系统包括三个光伏逆变器的情况，应该理解，该系统也可以包括更多的光伏逆变器，例如四个光伏逆变器，五个光伏逆变器甚至更多个光伏逆变器。

参见图7，该图为本申请提供的再一种新能源离网制氢的系统的示意图。

图7中以系统包括以下三个光伏逆变器为例进行介绍：第一光伏逆变器101a、第二光伏逆变器101b和第三光伏逆变器101c。比较图6和图7可以看出，区别点仅是增加了第三光伏逆变器101c，其余相同部分不再赘述。第三光伏逆变器101c的输出端连接升压变压器102的输入端。

控制器103可以控制三个光伏逆变器的工作模式，即工作于电压源模式，还是工作于电流源模式，但是三个光伏逆变器中至少有一个需要工作于电压源模式，其余两个光伏逆变器的工作模式可以根据电压谐波畸变率来配置。例如，当电压谐波畸变率小于等于第一预设阈值时，控制第一光伏逆变器101a工作于电压源模式，控制第二光伏逆变器101b和第三光伏逆变器101c工作于电流源模式。当电压谐波畸变率大于第二预设阈值时，需要增加电压源型光伏逆变器的数量，例如控制第一光伏逆变器101a和第二光伏逆变器101b均工作于电压源模式，仅控制第三光伏逆变器101c工作于电流源模式，从而来稳定系统电压。

本申请实施例提供的系统采用高压交流线缆进行电能传输，相关电气设备都比较成熟，成本较低，可以有效降低新能源离网制氢的系统的成本。另外，与低压直流传输方案相比，可以有效降低高压交流线缆上的功耗，并且可以拓宽光伏电站与电解槽所在位置的区域范围，与实际应用场景相符合。

另外，本申请实施例提供的系统不限定多个光伏逆变器之间的通信方式，例如可以通过有线通信，也可以通过控制策略实现输出端的可靠并联，即输出电压相同。

以上实施例介绍的系统，是以一个升压变压器为例进行的介绍，应该理解为了增加系统的功率和容量，提高带载能力，本申请实施例提供的系统还可以包括多个升压变压器，并且不限定每个升压变压器的低压侧连接的光伏逆变器的数量，例如每个升压变压器的低压侧可以连接一个光伏逆变器，也可以连接多个光伏逆变器。下面以一个升压变压器连接多个光伏逆变器为例进行介绍，即一个升压变压器的低压侧连接一组光伏逆变器。

参见图8A，该图为本申请提供的又一种新能源离网制氢的系统的示意图。

从图8A可以看出，第一升压变压器102a的输入端即原边低压侧连接第一光伏逆变器组101c，第二升压变压器102b的输入端即原边低压侧连接第二光伏逆变器组101d，第一升压变压器102a的输出端即副边高压侧与第二升压变压器102b的输出端即副边高压侧连接在一起。本实施例中以高压交流线缆L连接两个降压变压器为例进行介绍，应该理解，也可以连接一个降压变压器，也可以连接更多数量的降压变压器，其中一个降压变压器可以对应一个电解槽，也可以对应多个电解槽，本申请实施例中均不做具体限定。

本申请不限定升压变压器级联的数量，也不限定降压变压器级联的数量，下面仅是示意性说明升压变压器可以包括串联的多个，降压变压器可以包括串联的多个。

参见图8B，该图为本申请实施例提供的再一种新能源离网制氢的系统的示意图。

图8B与图8A的区别是，增加了第三升压变压器102c和第三降压变压器201c，即第一升压变压器102a和第三升压变压器102c串联，形成级联的两级升压变换，同时，第二升压变压器102b与第三升压变压器102c串联，形成级联的两级升压变换。同理，第三降压变压器201c与第一降压变压器201a串联，形成级联的两级降压变换，第三降压变压器201c与第二降压变压器201b串联，形成级联的两级降压变换。

方法实施例

基于以上实施例提供的一种新能源离网制氢的系统，本申请还提供一种新能源离网制氢的方法，控制至少一个变换器中至少一个变换器工作于电压源模式；控制至少一个变换器中的其余变换器工作于电压源模式或电流源模式；电压源模式是指变换器输出稳定的电压，电流源模式是指变换器输出稳定的电流。

本申请实施例不限定新能源的种类，例如可以为光伏发电，也可以为风力发电，为了方便理解和描述，下面以光伏发电作为新能源为例进行介绍。当应用场景为光伏离网制氢时，变换器为光伏逆变器。当应用场景为风电离网制氢时，变换器可以为交流/交流变换器。

参见图9，该图为本申请实施例提供的一种新能源离网制氢的方法的流程图。

本实施例提供的新能源离网制氢的方法，应用于新能源离网制氢的系统，系统包括升压变压器和至少一个光伏逆变器；至少一个光伏逆变器中每个光伏逆变器的输入端连接对应的光伏阵列，至少一个光伏逆变器的输出端并联在一起连接升压变压器的原边；升压变压器的副边通过高压交流线缆连接电解槽一侧，电解槽一侧至少包括电解槽，电解槽用于电解制氢。

该方法包括：

S801：控制至少一个光伏逆变器中至少一个光伏逆变器工作于电压源模式；即需要控制至少一个光伏逆变器工作于电压源模式，用来稳定系统的电压，由于离网运行，没有电网电压的支撑，因此，需要系统内部来稳定电压。

S802：控制至少一个光伏逆变器中的其余光伏逆变器工作于电压源模式或电流源模式。

本实施例不具体限定其余光伏逆变器的工作模式，可以部分工作于电压源模式，部分工作于电流源模式，也可以其余光伏逆变器均工作于电压源模式，或者其余光伏逆变器均工作于电流源模式，可以根据实际需要来配置其余光伏逆变器的工作模式。

本申请提供的系统包括升压变压器，升压变压器可以将光伏逆变器的输出电压升高后再通过较长的高压交流线缆传输至电解槽一侧，由于传输的电压较高，因此可以降低高压交流线缆上的损耗，由于高压交流线缆上的损耗较低，因此，该系统可以适用于光伏阵列距离电解槽较远的场景。另外，由于该系统中的升压变压器采用电力变压器，如工频变压器，或者也可以为其他频率的变压器，因此可以降低整个系统的成本，有利于新能源制氢的推广应用。

因为电压源模式的光伏逆变器的电能最大输出能力相比于电流源模式的光伏逆变器较差，因此，从一个光伏电站的能量最大输出角度考虑，工作于电流源模式的光伏逆变器的数量越多越好。但是，如果工作于电压源模式的光伏逆变器所占的比例较低，容易引起光伏逆变器的输出电压不稳定，进而影响高压交流线缆中电流的质量和损耗，因此需要保证电压稳定的前提下，配置电压源模式的光伏逆变器和电流源模式的光伏逆变器之间的比例。

其中，控制至少一个光伏逆变器中的其余光伏逆变器工作于电压源模式或电流源模式，具体包括：

根据至少一个光伏逆变器的输出端的电压获得电压谐波畸变率；根据电压谐波畸变率配置其余光伏逆变器中工作于电压源模式的数量与工作于电流源模式的数量。

其中，根据电压谐波畸变率配置其余光伏逆变器中工作于电压源模式的数量与工作于电流源模式的数量，具体包括：在电压谐波畸变率小于等于第一预设阈值时，从其余光伏逆变器中增加工作于电流源模式的光伏逆变器的数量；在电压谐波畸变率大于第二预设阈值时，从其余光伏逆变器中增加工作于电压源模式的光伏逆变器的数量；第一预设阈值小于第二预设阈值。

下面结合附图介绍本申请实施例提供的一种具体的新能源离网制氢的方法。

参见图10，该图为本申请提供的另一种新能源离网制氢的方法的流程图。

S901：获得光伏逆变器的输出电压，根据输出电压获得电压谐波畸变率。

S902：在电压谐波畸变率小于等于第一预设阈值时，从其余光伏逆变器中增加工作于电流源模式的光伏逆变器的数量。

S903：在电压谐波畸变率大于第二预设阈值时，从其余光伏逆变器中增加工作于电压源模式的光伏逆变器的数量；第一预设阈值小于第二预设阈值。

S904：在所述电压谐波畸变率大于所述第一预设阈值小于等于所述第二预设阈值时，控制所述其余光伏逆变器中工作于所述电压源模式的光伏逆变器的数量和工作于所述电流源模式的光伏逆变器的数量不变。

应该理解，S902-S904不存在先后顺序，因为电压谐波畸变率在同一时刻仅会位于一个区间内，因此，会根据电压谐波畸变率的大小执行S902-S904中的一个步骤。

本实施例提供的新能源离网制氢的方法，既可以实现离网长距离地为电解槽供电，又可以根据光伏逆变器的输出电压的电压谐波畸变率来选择工作于电压源模式的光伏逆变器的数量，进而在保证系统的电压稳定的前提下，尽量最大化地利用电能，即提高电能利用率。本申请实施例提供的方法，由于采用的是长距离高压交流传输电能，因此可以降低高压交流线缆上的功耗，提高电能利用率，而且由于系统中的升压变压器和降压变压器均采用普通的电力变压器，因此可以降低整个系统的成本，有利于新能源制氢的推广应用。。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种新能源离网制氢的系统，其特征在于，包括：至少一级升压变压器和至少一个变换器；

所述至少一个变换器中每个变换器的输入端连接对应的新能源电源，所述变换器输出交流电；所述至少一个变换器的输出端连接所述至少一级升压变压器的原边；

所述至少一个变换器中至少一个变换器工作于电压源模式，所述至少一个变换器中的其余变换器工作于电压源模式或电流源模式；所述电压源模式是指所述变换器输出稳定的电压，所述电流源模式是指所述变换器输出稳定的电流；

所述至少一级升压变压器的副边通过高压交流线缆连接电解槽一侧，所述电解槽一侧至少包括电解槽，所述电解槽用于电解制氢。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：控制器；

当所述系统只包括一个变换器时，所述控制器，具体用于控制所述变换器工作于所述电压源模式；

当所述系统包括多个变换器时，所述控制器，还用于根据所述至少一个变换器的输出端的电压获得电压谐波畸变率；根据所述电压谐波畸变率配置所述其余变换器中工作于所述电压源模式的数量与工作于所述电流源模式的数量。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制器，具体用于在所述电压谐波畸变率小于等于第一预设阈值时，从所述其余变换器中增加工作于所述电流源模式的变换器的数量；在所述电压谐波畸变率大于第二预设阈值时，从所述其余变换器中增加工作于所述电压源模式的变换器的数量；所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值；

所述控制器，具体用于在所述电压谐波畸变率大于所述第一预设阈值小于等于所述第二预设阈值时，控制所述其余变换器中工作于所述电压源模式的变换器的数量和工作于所述电流源模式的变换器的数量不变。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一级升压变压器包括至少两级升压变压器串联，最后一级升压变压器的副边连接所述高压交流线缆。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，当所述高压交流线缆对应多个所述新能源电源时，多个所述新能源电源可以共用所述最后一级升压变压器。

6.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述电解槽一侧包括：至少一级降压变压器、至少一个整流器和至少一个所述电解槽；

所述至少一级降压变压器的原边通过所述高压交流线缆连接所述至少一级升压变压器的副边；

所述至少一级降压变压器的副边连接所述至少一个整流器的输入端；

所述至少一个整流器的输出端连接至少一个所述电解槽。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述电解槽一侧包括至少两个电解槽；所述至少两个电解槽中的每个电解槽对应一个所述至少一级降压变压器和一个所述整流器。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述新能源电源为光伏阵列，所述变换器为光伏逆变器；所述至少一级降压变压器和所述至少一级升压变压器为频率相等的电力变压器。

9.一种新能源离网制氢的方法，其特征在于，应用于新能源离网制氢的系统，所述系统包括至少一级升压变压器和至少一个变换器；所述至少一个变换器中每个变换器的输入端连接对应的新能源电源，所述变换器输出交流电；所述至少一个变换器的输出端连接所述至少一级升压变压器的原边；所述至少一级升压变压器的副边通过高压交流线缆连接电解槽一侧，所述电解槽一侧至少包括电解槽，所述电解槽用于电解制氢；

该方法包括：

控制所述至少一个变换器中至少一个变换器工作于电压源模式；

控制所述至少一个变换器中的其余变换器工作于电压源模式或电流源模式；

所述电压源模式是指所述变换器输出稳定的电压，所述电流源模式是指所述变换器输出稳定的电流。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制所述至少一个变换器中的其余变换器工作于电压源模式或电流源模式，具体包括：

根据所述至少一个变换器的输出端的电压获得电压谐波畸变率；根据所述电压谐波畸变率配置所述其余变换器中工作于电压源模式的数量与工作于所述电流源模式的数量。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压谐波畸变率配置所述其余变换器中工作于电压源模式的数量与工作于所述电流源模式的数量，具体包括：在所述电压谐波畸变率小于等于第一预设阈值时，从所述其余变换器中增加工作于所述电流源模式的变换器的数量；在所述电压谐波畸变率大于第二预设阈值时，从所述其余变换器中增加工作于所述电压源模式的变换器的数量；所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值；在所述电压谐波畸变率大于所述第一预设阈值小于等于所述第二预设阈值时，控制所述其余变换器中工作于所述电压源模式的变换器的数量和工作于所述电流源模式的变换器的数量不变。

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