CN114540856A - 光热互补制氢装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光热互补制氢装置，光热互补制氢装置包括朗肯循环装置、光伏装置和电解制氢装置，所述朗肯循环装置包括发电机和循环管路，以及依次串接在所述循环管路中的换热装置、轮机和冷凝器，所述轮机与所述发电机相连，所述光伏装置与所述换热装置相连以便于所述换热装置吸收所述光伏装置产生的热量，所述电解制氢装置与所述换热装置相连以便于所述换热装置吸收所述电解制氢装置产生的热量，所述光伏装置和/或所述发电机与所述电解制氢装置电连接。本发明提供的光热互补制氢装置具有安全性高、有效控制设备温度、能量损失少的优点。

Description

光热互补制氢装置
技术领域
本发明涉及制氢设备的技术领域，尤其涉及一种光热互补制氢装置。
背景技术
光伏组件在运行过程中会产生发热升温，然而光伏组件存在温度功率系数，光伏组件温度越高效率越低。电解制氢装置需要电解槽稳定在60℃到80℃左右的温度区间以保证电解制氢效率以及设备安全性，但电解过程中会产生大量热量，需要额外的散热措施确保设备安全。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种光热互补制氢装置，该光热互补制氢装置具有安全性高、有效控制设备温度、能量损失少的优点。
根据本发明实施例的光热互补制氢装置，光热互补制氢装置包括朗肯循环装置、光伏装置和电解制氢装置，所述朗肯循环装置包括发电机和循环管路，以及依次串接在所述循环管路中的换热装置、轮机和冷凝器，所述轮机与所述发电机相连，所述光伏装置与所述换热装置相连以便于所述换热装置吸收所述光伏装置产生的热量，所述电解制氢装置与所述换热装置相连以便于所述换热装置吸收所述电解制氢装置产生的热量，所述光伏装置和/或所述发电机与所述电解制氢装置电连接。
根据本发明实施例的光热互补制氢装置具有保证设备安全、有效控制设备温度、减少能量损失的优点。
在一些实施例中，所述光伏装置包括光伏组件，所述换热装置包括换热管，所述换热管贴附在所述光伏组件上。
在一些实施例中，所述换热管贴附在所述光伏组件的背光侧。
在一些实施例中，所述光伏装置还包括用于调节输出功率的MPPT，所述MPPT与所述光伏组件电连接。
在一些实施例中，所述光热互补制氢装置还包括整流器，所述整流器与所述发电机电连接。
在一些实施例中，所述光热互补制氢装置还包括用于调节和控制电流电压的boost/buck电路控制器，所述boost/buck电路控制器与所述整流器和所述MPPT电连接。
在一些实施例中，所述朗肯循环还包括串接在所述循环管路中的第一泵体，所述boost/buck电路控制器与所述第一泵体电连接。
在一些实施例中，所述换热装置还包括换热器，所述电解制氢装置包括电解槽，所述电解槽与所述换热器相连通。
在一些实施例中，所述电解制氢装置还包括第二泵体，所述第二泵体与所述电解槽串接以便于驱动电解液在所述电解槽和所述换热器之间循环流动，所述boost/buck电路控制器与所述第二泵体电连接。
在一些实施例中，所述循环管路内的循环液为有机循环液。
附图说明
图1是根据本发明实施例中光热互补制氢装置的结构示意图。
图2是根据本发明实施例中光热互补制氢装置的电气示意图。
附图标记：10、朗肯循环装置；11、换热器；12、发电机；13、轮机；14、冷凝器；15、第一泵体；20、光伏装置；21、MPPT；30、电解制氢装置；31、第二泵体；40、整流器；50、boost/buck电路控制器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明实施例的光热互补制氢装置，如图1和图2所示，光热互补制氢装置包括朗肯循环装置10、光伏装置20和电解制氢装置30，朗肯循环装置10包括发电机12和循环管路，以及依次串接在循环管路中的换热装置、轮机13和冷凝器14，轮机13与发电机12相连，光伏装置20与换热装置相连以便于换热装置吸收光伏装置20产生的热量，电解制氢装置30与换热装置相连以便于换热装置吸收电解制氢装置30产生的热量，光伏装置20和/或发电机12与电解制氢装置30电连接。朗肯循环装置10通过换热装置吸收光伏装置20和电解制氢装置30的热量并将热量通过发电机12转换为电能，光伏装置20和朗肯循环装置10的发电机12为电解制氢装置30供电，或者，光伏装置20为电解制氢装置30供电，或者，朗肯循环装置10的发电机12为电解制氢装置30供电。循环管路内的循环液流过换热装置吸收光伏装置20产生的热量，加热后的循环液流过换热装置吸收电解制氢装置30产生的热量，再次加热后的循环液推动轮机13转动将热能转化为机械能，轮机13带动发电机12进行发电，机械能转化为电能，循环液进入冷凝器14冷凝，完成一次朗肯循环。
根据本发明实施例的光热互补制氢装置吸收光伏装置20与电解制氢装置30运行过程中产生的热量进行降温，并利用这部分热量进行发电，具有安全性高、有效控制设备温度、能量损失少的优点。
在一些实施例中，光伏装置20包括光伏组件，换热装置包括换热管，换热管贴附在光伏组件上。
由此，光伏装置的光伏组件通过换热装置的换热管进行散热，既保证了光伏组件的发电效率又实现了光伏组件的热能有效利用。
在一些实施例中，换热管贴附在光伏组件的背光侧。
由此，换热管贴附在光伏组件的背光侧避免对光伏组件受光侧的遮挡，保证了光伏组件的有效光照面积，保证了光伏组件的发电效率。
在一些实施例中，如图2所示，光伏装置20还包括用于调节输出功率的MPPT21，MPPT21与光伏组件电连接。
由此，MPPT保证光伏装置处于最大输出功率，提高了光伏组件的发电效率。
在一些实施例中，如图2所示，光热互补制氢装置还包括整流器40，整流器40与发电机12电连接。整流器40可以是AC-DC整流器。
由此，整流器将发电机的交流电转换成为直流电，有利于朗肯循环装置为电解制氢装置供能。
在一些实施例中，如图2所示，光热互补制氢装置还包括用于调节和控制电流电压的boost/buck电路控制器50，boost/buck电路控制器50与整流器40和MPPT21电连接。
由此，boost/buck电路控制器用于调节输出至所述电解制氢装置的电流和电压，boost/buck电路控制器能有效提高电路效率,减小电路损耗,保证设备安全可靠运行,实现设备性能与效率最优。
在一些实施例中，如图1所示，朗肯循环还包括串接在循环管路中的第一泵体15，boost/buck电路控制器50与第一泵体15电连接。
具体地，第一泵体15用来驱动和控制循环管路内的循环液流动，boost/buck电路控制器50与第一泵体15电连接有利于光伏装置20或者朗肯循环装置10为第一泵体15供能，无需外部供能。
在一些实施例中，如图1所示，换热装置还包括换热器11，电解制氢装置30包括电解槽，电解槽与换热器11相连通。
具体地，电解槽内的电解液自电解槽流入换热器11进行换热后回流至电解槽，换热器11带走电解槽多余热量稳定电解槽温度保证电解制氢效率和设备安全。
在一些实施例中，如图1所示，电解制氢装置30还包括第二泵体31，第二泵体31与电解槽串接以便于驱动电解液在电解槽和换热器11之间循环流动，boost/buck电路控制器50与第二泵体31电连接。
由此，第二泵体可以通过光伏装置或者朗肯循环装置的电能驱动，boost/buck电路控制器与第二泵体电连接，有利于光伏装置或者朗肯循环装置为第一泵体供能，无需外部供能。
在一些实施例中，循环管路内的循环液为有机循环液。
具体地，有机循环液的工作温度在80摄氏度以下。循环液采用有机循环液能适应低温发电的需求，光伏组件运行温度较低，光伏组件对有机循环液进行第一次加热，电解槽的温度较高用于对有机循环液进行二次加热。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种光热互补制氢装置，其特征在于，包括：
朗肯循环装置，所述朗肯循环装置包括发电机和循环管路，以及依次串接在所述循环管路中的换热装置、轮机和冷凝器，所述轮机与所述发电机相连；
光伏装置，所述光伏装置与所述换热装置相连以便于所述换热装置吸收所述光伏装置产生的热量；和
电解制氢装置，所述电解制氢装置与所述换热装置相连以便于所述换热装置吸收所述电解制氢装置产生的热量，所述光伏装置和/或所述发电机与所述电解制氢装置电连接。
2.根据权利要求1所述的光热互补制氢装置，其特征在于，所述光伏装置包括光伏组件，所述换热装置包括换热管，所述换热管贴附在所述光伏组件上。
3.根据权利要求2所述的光热互补制氢装置，其特征在于，所述换热管贴附在所述光伏组件的背光侧。
4.根据权利要求2所述的光热互补制氢装置，其特征在于，所述光伏装置还包括用于调节输出功率的MPPT，所述MPPT与所述光伏组件电连接。
5.根据权利要求4所述的光热互补制氢装置，其特征在于，所述光热互补制氢装置还包括整流器，所述整流器与所述发电机电连接。
6.根据权利要求5所述的光热互补制氢装置，其特征在于，所述光热互补制氢装置还包括用于调节和控制电流电压的boost/buck电路控制器，所述boost/buck电路控制器与所述整流器和所述MPPT电连接。
7.根据权利要求6所述的光热互补制氢装置，其特征在于，所述朗肯循环还包括串接在所述循环管路中的第一泵体，所述boost/buck电路控制器与所述第一泵体电连接。
8.根据权利要求6所述的光热互补制氢装置，其特征在于，所述换热装置还包括换热器，所述电解制氢装置包括电解槽，所述电解槽与所述换热器相连通。
9.根据权利要求8所述光热互补制氢装置，其特征在于，所述电解制氢装置还包括第二泵体，所述第二泵体与所述电解槽串接以便于驱动电解液在所述电解槽和所述换热器之间循环流动，所述boost/buck电路控制器与所述第二泵体电连接。
10.根据权利要求1所述的光热互补制氢装置，其特征在于，所述循环管路内的循环液为有机循环液。
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