CN115930098A - 一种光伏制氢储能系统 - Google Patents
一种光伏制氢储能系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115930098A CN115930098A CN202211471277.3A CN202211471277A CN115930098A CN 115930098 A CN115930098 A CN 115930098A CN 202211471277 A CN202211471277 A CN 202211471277A CN 115930098 A CN115930098 A CN 115930098A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogen
- module
- storage
- tank
- buffer tank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 246
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 246
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 245
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 75
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims abstract description 45
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 22
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 19
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 19
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims description 11
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 6
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 claims 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 4
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 12
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000002453 autothermal reforming Methods 0.000 description 1
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
一种光伏制氢储能系统，包括，光伏发电装置、制氢装置、增压装置和储氢装置，光伏发电装置通过导线连接制氢装置、增压装置和储氢装置；增压装置通过管路与制氢装置连接，储氢系统通过管路与增压装置连接；所述制氢装置包括分解槽，连接到缓冲罐，用于进行水电解来生成氢气和氧气，并将分解槽中分解出的氢气和氧气分别通过导管传输到氢气缓冲罐和氧气缓冲罐内；所述增压装置包括氢气压缩机，连接到氢气缓冲罐，用于将缓冲罐中的氢气压缩为液态后存入到储氢装置。本申请实现了基于太阳能加氢站这一实用场景，避免传统的外供氢加氢站在运输中的问题。集成与一体化，做到站内即可实现制氢、储氢和用氢。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电及制氢技术领域，尤其涉及一种光伏制氢储能系统。
背景技术
随着我国经济发展，国民素质水平的提高，人们越来越关注清洁能源。加氢站可给氢燃料电池汽车加氢，并且制氢过程中仅分离出氢气和氧气，氢燃料电池汽车在行走的过程中仅产生水，实现零碳排放。因此，人们认为氢能源是环保的、清洁的。一立方米氢气产生热值约为143000千焦，电磁炉每耗费5.3度电约产生22536千焦热值。因此氢气热值比传统用电器约提高75％。因此，光伏制氢具备经济可行性。
目前，制氢的方法主要有煤气化制氢、天然气制氢、水电解制氢等。其中煤气化制氢是将煤炭气化得到以氢气和一氧化碳为主要成分的气态产品，然后经过一氧化碳变化、分离、提纯等一系列处理得到一定纯度的氢，该方法虽成本低，但其存污染严重等环保问题。天然气制氢技术通过蒸汽重整技术、部分氧化、自热重整、CH4/CO2重整及催化裂解等一系列加工得到氢气、CO、CO2。该办法虽具有产氢量大、技术成熟等优点，但其制氢过程中系统能耗和温室气体释放量较大，造成生态问题。
光伏发电和电解水组合制氢系统不但解决了弃光率问题，合理利用过剩电力。其次，用光伏发电制氢可大幅度降低电解水制氢的用电成本，实现经济能源。并且，氢比锂电池有更高的能量密度，适合作为长时间的储能手段，解决波动性和不稳定性。但现有技术中一般采取制氢站和加氢站分离的模式，制氢站与加氢站分建不但增加了管理难度，还在一定程度上增加了运输风险、存储风险。导致管理成本、运输成本、存储成本增加。
综上所述，提出一种利用光伏发电、制氢、加氢的工艺路线尤为重要，可再生能源制氢实现全过程零碳排放。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的是提供一种基于太阳能加氢站的光伏制氢储氢加氢一体站结构。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种光伏制氢储能系统，包括，光伏发电装置、制氢装置、增压装置和储氢装置，光伏发电装置通过导线连接制氢装置、增压装置和储氢装置；增压装置通过管路与制氢装置连接，储氢系统通过管路与增压装置连接；其特征在于，
所述制氢装置包括分解槽，连接到缓冲罐，用于进行水电解来生成氢气和氧气，并将分解槽中分解出的氢气和氧气分别通过导管传输到氢气缓冲罐和氧气缓冲罐内；
所述增压装置包括氢气压缩机，连接到氢气缓冲罐，用于将缓冲罐中的氢气压缩为液态后存入到储氢装置。
其中，所述光伏发电装置包括：光伏板阵列、汇流箱、稳压模块、逆变模块、升压模块、降压模块、整流模块和蓄电池；
其中，所述光伏板阵列产出的电流依次通过汇流箱、稳压模块、逆变模块和升压模块后输送到电网中；
所述蓄电池与稳压模块导线连接，用于储存光伏板阵列产生的电能。
还包括氢燃料电池，所述氢燃料电池为氢燃料电池电堆，氢燃料电池电堆通过电源管理模块与逆变器输入端导线连接；所述氢燃料电池还与储氢装置连接，所述储氢装置为氢燃料电池电堆提供氢气。
还包括加氢装置，所述加氢装置与储氢装置连接，用于为新能源汽车进行氢气加注。
其中，当缓冲罐中的压力达到4MP时，压缩机启动向储存罐中进行储气。
还包括：
信息采集模块，用于采集所述系统中各个环节的温度、压力、流速信息；
数据存储模块，用于存储信息采集模块采集到的数据；
安全报警模块，用于对温度越线、压力越线和/或氢气浓度越限情况进行报警；
能耗分析模块，用于根据信息采集模块采集并保存到数据存储模块中的信息进行能耗数据分析。
其中，所述信息采集模块，具体用于：
采集电解槽内电解水容量、水温度、导电离子浓度；
采集缓冲罐内气体温度、湿度、压力和/或气体浓度；
采集高压存储罐内温度、湿度、压力，以及采集高压存储罐输出管路中的氢气流量；
采集电解槽至缓冲罐管路中的气体流量与流速；
采集缓冲罐至高压存储罐管路中的气体气流量与流速；
采集所述系统所处环境中的温度、湿度、和/或氢气浓度。
其中，所述安全报警模块，用于当氢气进入缓冲罐时，采集氢气浓度，并且当检测到氢气浓度在4％～75.6％时，发出氢气浓度报警信号。
其中，所述能耗分析模块，具体包括：
其中，η1：电解槽制氢效率，H2Gen：电解槽产出氢气，H2pv：理论上光伏发的电能所产出氢气；
其中，η2：管路输送氢气的效率，H2out：销售的氢气，H2Gen：电解槽产出氢气；
其中，η3：制氢系统效率，H2out：销售的氢气，H2pv：理论上光伏发的电能所产出氢气；
其中，H2se：系统消耗的市电电能理论上能够产出的氢气，Se：市电电能，H2out：销售的氢气，H2pv：理论上光伏发的电能所产出氢气；
其中，ηCJ：碳排放减少率，H2se：系统消耗的市电电能理论上能够产出的氢气，H2out：销售的氢气。
还包括统计分析模块，用于根据数据存储模块中保存的数据进行统计数据分析，并生成相应的数据列表和曲线，在上位机进行展示。
本发明所产生的技术效果如下所述：
第一，本发明采用光伏发电电解水制氢储氢用氢，整个过程实现零碳排放，响应国家双碳目标。
第二，本发明不同于以往加氢站，实现了基于太阳能加氢站这一实用场景，避免传统的外供氢加氢站在运输中的问题。集成与一体化，做到站内即可实现制氢，储氢，用氢。
第三，本发明采用纯度较高的电解水方式制氢，大大提高了电能的转化率，节约了成本。并且将太阳能与氢能相结合，不同于传统不可再生能源的利用，架构了一种新型能源体系。
附图说明
图1为系统整体连接框图；
图2为报警信息产生流程图；
图3为数据存储区的结构示意图；
图4数据缓冲区循环滚动保存示意图；
图5数据记录过程示意图；
图6为氢气氧气日数据曲线；
图7为氢气氧气月度报告；
图8为统计分析模块显示结果示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。
实施例1：参考图1，一种光伏制氢储能系统，包括，光伏发电装置、制氢装置、增压装置和储氢装置，光伏发电装置通过导线连接制氢装置、增压装置和储氢装置；增压装置通过管路与制氢装置连接，储氢系统通过管路与增压装置连接。
其中，所述光伏发电装置包括：光伏板阵列、汇流箱、稳压模块、逆变模块、升压模块、降压模块、整流模块和蓄电池。
在本申请一个实施例中，所述光伏板阵列产出的电流依次通过汇流箱、稳压模块、逆变模块和升压模块后输送到电网中。
在本申请另一个实施例中，所述蓄电池与稳压模块导线连接，用于储存光伏板阵列产生的电能。
对于光伏板阵列，太阳能板的选择的一个实施例如下：
例如，设计太阳能板总面积＝450平方米≈1/15个足球场，则该太阳能板的理论年发电量＝年平均太阳辐射总量*太阳能板总面积*光电转化率＝5555.339*450*17.5％＝437482.946MJ＝437482.946*0.28KWh＝122495.2度。则每天平均发电量为：122495.2/365＝335.6度。
现场运行的太阳能电池板一般达不到标准测试条件，因此取影响系数为0.95；随着光伏组件温度的升高，晶硅组件内部温度达到50－75摄氏度，输出功率将会下降，因此取影响系数为0.89；光伏组件表面灰尘的积累会影响到电池板表面的太阳辐射强度，根据相关文献，取影响系数为0.93；由于光伏组件的不匹配性和板间连线损失等问题，取影响系数为0.95；并联光伏电站考虑安装角度等因素，取影响系数为0.88。
则，实际总发电效率＝各组件影响系数的乘积，即，实际发电效率为：0.95*0.89*0.93*0.95X*0.88＝65.7％；
实际年发电数：122495.2*65.7％＝80479.4度(较市电比约节省45873.2元)；
实际每天发电量为：335.6*65.7％＝220.5度。
电解水制氢效率：每立方氢气理论耗电4.6度电，实际运行为5.3度电，其中5度为电解室电耗，0.3度为其他配套设备用电。则只靠光伏发电板即可生产氢220.5/5.3≈41.6kg。
光伏板阵列产生的电能输送到电网或通过稳压模块进行稳压后在蓄电池存储的同时，通过电源管理模块把电能供给制氢装置来生成氢气。
所述制氢装置通过稳压模块与导线连接。本发明的一个实施例中，所述制氢装置包括分解槽，其连接到缓冲罐，通过导线连接到光伏板阵列的电源管理模块给分解槽供电来进行水电解，从而分解出氢气和氧气。在分解槽中分解出的氢气和氧气分别通过导管传输到氢气缓冲罐和氧气缓冲罐内。
所述增压装置与制氢装置连接，增压装置与电源管理模块导线连接，氢气增压装置与制氢装置并联。本发明的一个实施例中，所述增压装置包括氢气压缩机和氧气压缩机，分别连接到氢气缓冲罐和氧气缓冲罐，通过连接到光伏板阵列的电源管理模块给氢气压缩机和氧气压缩机供电来分别将缓冲罐中的氢气和氧气压缩为液态，从而将压缩后的氢气和氧气存入到储氢装置和储氧装置。例如，当缓冲罐中的压力达到4MP时，压缩机启动向储存罐中进行储气。
所述储氢装置与氢气增压装置连接，储氢装置与电源管理模块导线连接，储氢装置与制氢装置并联。本发明的一个实施例中，所述储氢装置包括高压储存罐，其连接到氢气压缩机，用于储存压缩后的氢气。并且通过连接到光伏板阵列的电源管理模块给高压储存罐供电来进行
本发明的一个实施例中，还包括：氢燃料电池，所述氢燃料电池为氢燃料电池电堆，氢燃料电池电堆通过电源管理模块与逆变器输入端导线连接；所述氢燃料电池还与储氢装置连接，所述储氢装置为氢燃料电池电堆提供氢气。
本发明的一个实施例中，还包括加氢装置，所述加氢装置与储氢装置连接，用于，例如为新能源汽车进行氢气加注。
可选地，制氢装置还包括：设施安全报警装置，当氢气进入缓冲罐时，由于单向阀的控制，氢气只进不出，气体检测仪开始进行浓度检测，当检测浓度在4％～75.6％时，装置报警，氢气继续向缓冲罐输送，但是停止向储存罐输送；反之，气体检测仪正常进行工作，当压力达到4MP时，压缩机向储存罐进行储气，气体检测仪再次进行浓度检测，若达到上述浓度时，则报警，反之则继续检测浓度，保证设施环境安全、制氢系统连通。
本发明的一个实施例中，还包括信息采集模块，用于采集光伏储氢系统中各个环节的温度、压力、流速等信息，具体可以包括，设置在电解槽内，用于对电解水容量、水温度、导电离子浓度进行采集的传感器；设置在缓冲罐内，用于对罐内气体温度/湿度/压力/气体浓度进行采集的传感器；设置在高压存储罐内，用于对高压存储罐内温度/湿度/压力进行采集的传感器；设置在电解槽至缓冲罐(氢气/氧气)的管路中，用于对氢气/氧气流量与流速进行采集的传感器；设置在缓冲罐(氢气/氧气)至高压存储罐(氢气/氧气)管路中，用于对氢气/氧气流量与流速进行采集的装置；设置在高压存储罐(氢气/氧气)输出管路中，用于对氢气/氧气流量进行采集的传感器；设置在系统所处环境中，对环境的温度/湿度/氢气浓度进行采集的传感器。所述信息采集模块采集数据的频率可以根据实际需要进行设置，例如可以为每10毫秒采集所有数据一次。所述信息采集模块采集的数据均可以上传到上位机进行存储统计，且采集到的温度、压力和氢气浓度数据可以用于生成报警信息。
本发明的一个实施例中，还包括安全报警模块，用于根据采集到的温度、压力和氢气浓度等数据生成报警信息，具体可以包括：
温度报警，例如，当分解槽内的水温超过60℃时，进行分解槽温度报警，提醒用户采取降温措施。
压力报警，例如，当加氢压力(储氢罐内的压力)达到70MPa时，在加氢过程中对氢气进行预冷，以防止加氢过程中由于氢气温度过高而引发的安全事故。
浓度报警，例如，当氢气进入缓冲罐时，由于单向阀的控制，氢气只进不出，气体浓度传感器开始进行浓度检测，当检测到氢气浓度在4％～75.6％时，发出氢气浓度报警信号，氢气继续向缓冲罐输送，但是停止向储存罐输送；反之，气体浓度传感器正常进行工作；当检测到缓冲罐中的气体压力达到4MP时，启动压缩机向储存罐进行储气，气体浓度传感器再次进行浓度检测，若达到上述浓度时，则报警，反之则继续检测浓度，保证设施环境安全、制氢装置连通。本系统的报警流程图例如如图3所示。
本发明的一个实施例中，还包括数据存储模块，用于存储信息采集模块采集到的数据，具体可以包括：
整体的存储数据分为三个区，一是数据缓存区，用于循环滚动保存信息采集模块采集的数据；二是日常数据保存区，用于存储间隔的数据；三是故障记录区，用于存储报警的数据；整个存储区结构如图2所示。数据缓存区和故障记录区在前边，是因为二者均为固定长度存储空间，而日常数据保存区为逐渐累计的数据，所占空间随日期增加而增加。
三个区保存数据的时间结构不同。数据缓存区循环滚动保存15分钟内的数据，数据保存到15分钟后，自动进行循环，边清除15分钟之前的数据，边保存新数据，如图4所示。图4中每个框表示信息采集系统在某个10毫秒间隔采集的所有数据。
日常数据保存区存储间隔的数据为每15分钟进行一次，可以保存当前时间点的缓存区所有数据。
当遇到例如，压力越限、温度越限、氢气浓度越限以及天气问题造成的站内基本数据不平稳时，系统会进行报警。故障记录区用于保存报警前后各5分钟内的所有数据。报警信息发生后，首先保存报警时间点之前5分钟的数据，信息采集系统继续采集所有数据5分钟，并且边采集边保存到故障记录区，如图5所示。
在报警的时刻实时滚动存储，在报警的这一时刻的前后五分钟的数据进行保存。根据报警的时常每10毫秒采集一次，进行数据分析。每15分钟收集光伏日发电量、日产氧量、日产氢量、报警次数，每天收集耗电量、销售量的数据上传到上位端，所述的存储模块对所采集的所有数据进行存储。
本发明的一个实施例中，还包括能耗分析模块，用于根据信息采集模块采集并保存到数据存储模块中的信息进行能耗数据分析，具体可以包括：
其中，η1：电解槽制氢效率，H2Gen：电解槽产出氢气，H2pv：理论上光伏发的电能所产出氢气。
其中，η2：管路输送氢气的效率，H2out：销售的氢气，H2Gen：电解槽产出氢气。
其中，η3：制氢系统效率，H2out：销售的氢气，H2pv：理论上光伏发的电能所产出氢气。
其中，H2se：系统消耗的市电电能理论上能够产出的氢气，Se：市电电能，H2out：销售的氢气，H2pv：理论上光伏发的电能所产出氢气。
其中，ηCJ：碳排放减少率，H2se：系统消耗的市电电能理论上能够产出的氢气，H2out：销售的氢气。
本发明的一个实施例中，还包括统计分析模块，用于根据数据存储模块中保存的数据进行统计数据分析，具体可以包括：
所述的数据存储模块中日常数据保存区，保存有每隔15分钟的光伏日发电量、日产氧量、日产氢量、报警次数、电解槽制氢效率、管路输送氢气的效率、制氢系统效率等数据，于是每天在0点0分时刻的数据代表了每天的最终数据。可以按月、年计算每类数据的总和，并将这些数据和经过计算的总和数据按照日期的顺序，生成相应的数据列表和曲线，在上位机进行展示，如图8所示。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种光伏制氢储能系统，包括，光伏发电装置、制氢装置、增压装置和储氢装置，光伏发电装置通过导线连接制氢装置、增压装置和储氢装置；增压装置通过管路与制氢装置连接，储氢系统通过管路与增压装置连接；其特征在于，
所述制氢装置包括分解槽，连接到缓冲罐，用于进行水电解来生成氢气和氧气，并将分解槽中分解出的氢气和氧气分别通过导管传输到氢气缓冲罐和氧气缓冲罐内；
所述增压装置包括氢气压缩机，连接到氢气缓冲罐，用于将缓冲罐中的氢气压缩为液态后存入到储氢装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光伏发电装置包括：光伏板阵列、汇流箱、稳压模块、逆变模块、升压模块、降压模块、整流模块和蓄电池；
其中，所述光伏板阵列产出的电流依次通过汇流箱、稳压模块、逆变模块和升压模块后输送到电网中；
所述蓄电池与稳压模块导线连接，用于储存光伏板阵列产生的电能。
3.根据权利要求2所述的系统，还包括氢燃料电池，所述氢燃料电池为氢燃料电池电堆，氢燃料电池电堆通过电源管理模块与逆变器输入端导线连接；所述氢燃料电池还与储氢装置连接，所述储氢装置为氢燃料电池电堆提供氢气。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括加氢装置，所述加氢装置与储氢装置连接，用于为新能源汽车进行氢气加注。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，当缓冲罐中的压力达到4MP时，压缩机启动向储存罐中进行储气。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括：
信息采集模块，用于采集所述系统中各个环节的温度、压力、流速信息；
数据存储模块，用于存储信息采集模块采集到的数据；
安全报警模块，用于对温度越线、压力越线和/或氢气浓度越限情况进行报警；
能耗分析模块，用于根据信息采集模块采集并保存到数据存储模块中的信息进行能耗数据分析。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述信息采集模块，具体用于：
采集电解槽内电解水容量、水温度、导电离子浓度；
采集缓冲罐内气体温度、湿度、压力和/或气体浓度；
采集高压存储罐内温度、湿度、压力，以及采集高压存储罐输出管路中的氢气流量；
采集电解槽至缓冲罐管路中的气体流量与流速；
采集缓冲罐至高压存储罐管路中的气体气流量与流速；
采集所述系统所处环境中的温度、湿度、和/或氢气浓度。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述安全报警模块，用于当氢气进入缓冲罐时，采集氢气浓度，并且当检测到氢气浓度在4％～75.6％时，发出氢气浓度报警信号。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述能耗分析模块，具体包括：
其中，η1：电解槽制氢效率，H2Gen：电解槽产出氢气，H2pv：理论上光伏发的电能所产出氢气；
其中，η2：管路输送氢气的效率，H2out：销售的氢气，H2Gen：电解槽产出氢气；
其中，η3：制氢系统效率，H2out：销售的氢气，H2pv：理论上光伏发的电能所产出氢气；
其中，H2se：系统消耗的市电电能理论上能够产出的氢气，Se：市电电能，H2out：销售的氢气，H2pv：理论上光伏发的电能所产出氢气；
其中，ηCJ：碳排放减少率，H2se：系统消耗的市电电能理论上能够产出的氢气，H2out：销售的氢气。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括统计分析模块，用于根据数据存储模块中保存的数据进行统计数据分析，并生成相应的数据列表和曲线，在上位机进行展示。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211471277.3A CN115930098A (zh) | 2022-11-23 | 2022-11-23 | 一种光伏制氢储能系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211471277.3A CN115930098A (zh) | 2022-11-23 | 2022-11-23 | 一种光伏制氢储能系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115930098A true CN115930098A (zh) | 2023-04-07 |
Family
ID=86699853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211471277.3A Pending CN115930098A (zh) | 2022-11-23 | 2022-11-23 | 一种光伏制氢储能系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115930098A (zh) |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6432283B1 (en) * | 1999-05-12 | 2002-08-13 | Stuart Energy Systems Corporation | Hydrogen fuel replenishment system |
| JP2002249031A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-09-03 | Denaro:Kk | 水素供給スタンド |
| CN104776996A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-15 | 青岛新源联合动力工程有限公司 | 一种矿井提升系统振动状态监测装置及方法 |
| CN106402647A (zh) * | 2016-11-20 | 2017-02-15 | 硕橙（厦门）科技有限公司 | 一种利用可再生能源的自支持加氢站 |
| US20170074457A1 (en) * | 2015-09-12 | 2017-03-16 | Roger E Billings | Hydrogen Produced On Site |
| CN108301989A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-20 | 湖南优利泰克自动化系统有限公司 | 一种风电机组故障记录方法 |
| CN109723965A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-07 | 北京中电丰业技术开发有限公司 | 一种无人机用制氢加氢中继站及控制方法 |
| CN208871334U (zh) * | 2018-08-15 | 2019-05-17 | 国家电投集团氢能科技发展有限公司 | 加氢站 |
| CN112109578A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-22 | 阳光电源股份有限公司 | 车辆能源补给站及其控制方法 |
| KR102245416B1 (ko) * | 2019-12-31 | 2021-04-29 | 한국과학기술연구원 | 미래 복합 에너지 스테이션 |
| CN113123932A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-07-16 | 北京华能新锐控制技术有限公司 | 一种面向风电机组的实时动态故障诊断方法 |
| CN216290307U (zh) * | 2021-11-04 | 2022-04-12 | 中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司 | 一种光伏制氢加氢一体站结构 |
| WO2022169727A1 (en) * | 2021-02-05 | 2022-08-11 | Smith Michael J | Localized green hydrogen system |
| CN115257650A (zh) * | 2021-04-30 | 2022-11-01 | 永安行科技股份有限公司 | 基于氢能源的新能源交通工具能源系统 |
| CN115375105A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-22 | 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 | 一种基于源网供给侧碳指数展示系统及方法 |
-
2022
- 2022-11-23 CN CN202211471277.3A patent/CN115930098A/zh active Pending
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6432283B1 (en) * | 1999-05-12 | 2002-08-13 | Stuart Energy Systems Corporation | Hydrogen fuel replenishment system |
| JP2002249031A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-09-03 | Denaro:Kk | 水素供給スタンド |
| CN104776996A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-15 | 青岛新源联合动力工程有限公司 | 一种矿井提升系统振动状态监测装置及方法 |
| US20170074457A1 (en) * | 2015-09-12 | 2017-03-16 | Roger E Billings | Hydrogen Produced On Site |
| CN106402647A (zh) * | 2016-11-20 | 2017-02-15 | 硕橙（厦门）科技有限公司 | 一种利用可再生能源的自支持加氢站 |
| CN108301989A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-20 | 湖南优利泰克自动化系统有限公司 | 一种风电机组故障记录方法 |
| CN208871334U (zh) * | 2018-08-15 | 2019-05-17 | 国家电投集团氢能科技发展有限公司 | 加氢站 |
| CN109723965A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-07 | 北京中电丰业技术开发有限公司 | 一种无人机用制氢加氢中继站及控制方法 |
| KR102245416B1 (ko) * | 2019-12-31 | 2021-04-29 | 한국과학기술연구원 | 미래 복합 에너지 스테이션 |
| CN112109578A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-22 | 阳光电源股份有限公司 | 车辆能源补给站及其控制方法 |
| WO2022169727A1 (en) * | 2021-02-05 | 2022-08-11 | Smith Michael J | Localized green hydrogen system |
| CN113123932A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-07-16 | 北京华能新锐控制技术有限公司 | 一种面向风电机组的实时动态故障诊断方法 |
| CN115257650A (zh) * | 2021-04-30 | 2022-11-01 | 永安行科技股份有限公司 | 基于氢能源的新能源交通工具能源系统 |
| CN216290307U (zh) * | 2021-11-04 | 2022-04-12 | 中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司 | 一种光伏制氢加氢一体站结构 |
| CN115375105A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-22 | 国网浙江省电力有限公司金华供电公司 | 一种基于源网供给侧碳指数展示系统及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 彭宏;赵文广;靳华伟;秦立军;: "太阳能光伏发电系统的氢储能发电优化设计", 中国电业(技术版), no. 04, 30 April 2012 (2012-04-30) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113054750B (zh) | 一种清洁氢与可再生能源氢联合生产系统 | |
| US20080236647A1 (en) | Apparatus to reduce the cost of renewable hydrogen fuel generation by electrolysis using combined solar and grid power | |
| Yang et al. | Optimal power reallocation of large-scale grid-connected photovoltaic power station integrated with hydrogen production | |
| CN112448413A (zh) | 一种近零碳排放的分布式能源供给系统及方法 | |
| Nizami et al. | Solar PV based power-to-methanol via direct CO2 hydrogenation and H2O electrolysis: Techno-economic and environmental assessment | |
| CN114462889A (zh) | 一种氢-电耦合多能源跨区域优化配置方法及系统 | |
| CN213341659U (zh) | 一种近零碳排放的分布式能源供给系统 | |
| Morales et al. | Hydrogen from renewable energy in Cuba | |
| Harrison et al. | Electrolysis of water | |
| CN115930098A (zh) | 一种光伏制氢储能系统 | |
| CN111262270A (zh) | 一种光柴储混合发电系统 | |
| CN111969595B (zh) | 一种在离网/并网下水光蓄混合能源系统的运行优化方法 | |
| CN115233238A (zh) | 一种包括soec单元的联用系统 | |
| CN213327859U (zh) | 一种水电电解水用制氢设备 | |
| CN111985781B (zh) | 一种基于反向协同调控的多能互补微电网系统及其方法 | |
| Ibrahim | Pre-feasibility study of hybrid hydrogen based energy systems for coastal residential applications | |
| CN114629173A (zh) | 一种新能源发电系统及其能量调控方法及装置 | |
| CN112436511A (zh) | 一种在电力／氢气市场下氢存储系统的运行优化方法 | |
| Cao et al. | Capacity Optimal Configuration of Wind-Hydrogen Low Carbon Energy System | |
| Paul | Direct-coupling of the photovoltaic array and PEM electrolyser in solar-hydrogen systems for remote area power supply | |
| Serra et al. | Assessment of a hydrogen production, storage and utilization system in a demonstrative microgrid | |
| CN214734561U (zh) | 一种清洁氢与可再生能源氢联合生产系统 | |
| Syafrianto et al. | Optimized Design of Renewable Energy, Firm Capacity and Stable Operation Power Plant for Serving Off-grid Commercial Load in Indonesia | |
| CN218243019U (zh) | 一种基于可再生能源的电力转换利用系统 | |
| Kroposki et al. | Electrolysis: opportunities for electric power utilities in a hydrogen economy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |