CN211367754U - 光伏离网制氢系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了光伏离网制氢系统，该系统中光伏阵列输出的直流电经过第一DC/DC变换器变换后提供给制氢设备，以使制氢设备将光伏阵列输出电能转化为氢气并输送至氢气储运系统进行储存和运输。该系统还设置有储能电池，该储能电池仅为制氢辅助设备供电。此外，光伏阵列输出的电能通过电气变换装置变换后为储能电池充电，或者光伏阵列输出的电能通过电气变换装置变换后为制氢辅助设备供电。由于制氢辅助设备所需的供电功率远远小于制氢设备的功率，因此，使用较小容量的储能电池即可满足制氢辅助设备的供电需求。与传统的通过储能电池为制氢设备提供平滑电能的方式相比，该方案能够极大地降低储能电池的容量，进而降低系统成本。

Description

光伏离网制氢系统

技术领域

本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其涉及光伏离网制氢系统。

背景技术

近年来，以光伏发电为代表的可再生和可持续能源得到迅猛发展，但是光伏发电的间歇性和不可预测性成为实现大规模并入主干电网的巨大障碍，尤其是光资源分布不均衡导致发电中心与负载中心分离，已造成大量弃光现象。

在新能源体系中，氢能是一种理想的二次能源，与其他能源相比，氢热值高、能量密度高，且产物是水，是最环保的能源，被广泛认为是最有希望取代传统化石燃料的能源载体。对可再生和可持续能源系统而言，氢是一种极好的能量储存介质，可将具有强烈波动特性的太阳能转换为氢能，更利于储存和运输。

但目前的光伏制氢系统均将储能单元作为中间缓冲单元，用来将波动的新能源发电能转换为平滑的电能提供给水电解制氢系统，而水电解制氢系统功率比较高，此时需要配备大容量的储能单元，因此成本较高，工程实用性差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供光伏离网制氢系统，以解决传统的光伏制氢系统成本高的技术问题。其公开的具体技术方案如下：

本申请提供了一种光伏离网制氢系统，包括：光伏阵列、第一DC/DC变换器、制氢系统、储能电池、电气变换装置和氢气储运系统，所述制氢系统包括制氢设备和制氢辅助设备；

所述第一DC/DC变换器的输入端连接所述光伏阵列的输出端，所述第一 DC/DC变换器的输出端连接所述制氢设备的电源端，所述制氢设备输出的氢气输送至所述氢气储运系统；

所述电气变换装置的第一端连接所述光伏阵列的输出端，所述电气变换装置的第二端连接所述储能电池，所述电气变换装置的第三端连接所述制氢辅助设备，所述光伏阵列输出的电能或所述储能电池输出的电能通过所述电气变换装置转换后提供给所述制氢辅助设备，所述光伏阵列输出的电能经过所述电气变换装置变换后提供给所述储能电池。

在一种可能的实现方式中，所述电气变换装置包括：第二DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、逆变器和直流母线；

所述第二DC/DC变换器的输入端为所述电气变换装置的第一端，所述第二DC/DC变换器的输出端连接至所述直流母线；

所述双向DC/DC变换器的一端为所述电气变换装置的第二端，所述双向 DC/DC变换器的另一端连接至所述直流母线；

所述逆变器的直流输入端连接至所述直流母线，交流输出端为所述电气变换装置的第三端。

在另一种可能的实现方式中，还包括：燃料电池；

所述燃料电池与所述电气变换装置的第四端连接，实现所述燃料电池输出的电能经过所述电气变换装置变换后提供给所述制氢辅助设备或所述储能电池；

所述电气变换装置还包括升压DC/DC变换器，所述升压DC/DC变换器的输入端为所述第四端，所述升压DC/DC变换器的输出端连接至所述直流母线。

在又一种可能的实现方式中，还包括：连接在所述电气变换装置的第三端与所述制氢辅助设备之间的配电装置。

在另一种可能的实现方式中，所述制氢系统包括至少两个并联的制氢设备，且所述第一DC/DC变换器的数量与所述制氢设备的数量相同，每个所述第一DC/DC变换器具有一个输出端；每个所述制氢设备的电源端连接互不相同的第一DC/DC变换器的输出端，每个第一DC/DC变换器的输入端均连接所述光伏阵列。

在又一种可能的实现方式中，所述制氢系统包括至少两个并联的制氢设备，所述第一DC/DC变换器为多路输出DC/DC变换器，每个所述制氢设备的电源端连接互不相同的输出端，所述多路输出DC/DC变换器的输入端连接所述光伏阵列。

在又一种可能的实现方式中，所述氢气储运系统包括储氢设备和氢气输送装置；

所述储氢设备与所述制氢设备连接，所述制氢设备产生的氢气输送至所述储氢设备；

所述氢气输送装置与所述储氢设备连接，并将所述储氢设备中的氢气输送出去；

其中，所述氢气输送装置包括中压压缩机，所述储氢设备中的氢气经过所述中压压缩机压缩后输送至第一氢气输送设备；或者，所述氢气输送装置包括高压压缩机，所述储氢设备中的氢气经过所述高压压缩机压缩后输送至第二氢气输送设备。

在又一种可能的实现方式中，还包括：控制器；

所述控制器监测到所述储能电池的电量低于第一电量阈值后，控制所述光伏阵列通过所述电气变换装置为所述储能电池进行充电直到所述储能电池的电量达到第二电量阈值，其中，所述第二电量阈值大于所述第一电量阈值。

在又一种可能的实现方式中，还包括控制器；

所述控制器监测到所述储能电池的电量低于第三电量阈值，且所述光伏阵列处于关机状态时，控制所述燃料电池以第一输出功率为所述储能电池充电，直到所述储能电池的电量高于所述第三电量阈值；

所述控制器监测到所述储能电池的电量高于所述第三电量阈值后，且所述光伏阵列处于关机状态时，控制所述燃料电池以第二输出功率为所述储能电池充电，直到所述储能电池的电量高于第四电量阈值，所述第四电量阈值高于所述第三电量阈值，所述第二输出功率小于所述第一输出功率；

所述控制器监测到所述储能电池的电量高于所述第四电量阈值后，且所述光伏阵列处于关机状态时，控制所述燃料电池以第三输出功率为所述储能电池充电，直到所述储能电池的电量达到第五电量阈值，所述第五电量阈值大于所述第四电量阈值，且所述第三输出功率小于所述第二输出功率。

在又一种可能的实现方式中，还包括：控制器；

所述控制器接收到氢气输送信号后，开启所述氢气储运系统将氢气输送至氢气输送设备；

所述控制器接收到氢气输送停止信号，或者监测到所述制氢系统或所述氢气储运系统的状态异常后，控制所述氢气储运系统关闭。

本申请提供的光伏离网制氢系统，光伏阵列输出的直流电经过第一 DC/DC变换器变换后提供给制氢设备，以使制氢设备将光伏阵列输出电能转化为氢气并输送至氢气储运系统进行储存和运输。该系统还设置有储能电池，该储能电池仅为制氢辅助设备供电。此外，光伏阵列输出的电能通过电气变换装置变换后为储能电池充电，或者光伏阵列输出的电能通过电气变换装置变换后为制氢辅助设备供电。由于制氢辅助设备所需的供电功率远远小于制氢设备的功率，因此，使用较小容量的储能电池即可满足制氢辅助设备的供电需求。与传统的通过储能电池为制氢设备提供平滑电能的方式相比，该方案能够极大地降低储能电池的容量，进而降低系统成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例提供的一种光伏离网制氢系统的局部结构示意图；

图2示出了本申请实施例提供的另一种光伏离网制氢系统的局部结构示意图；

图3示出了本申请实施例提供的光伏离网制氢系统中的储能电池充电过程的流程图；

图4示出了本申请实施例提供的另一种光伏离网制氢系统的局部结构示意图；

图5示出了本申请实施例提供的光伏离网制氢系统中的氢气输送控制过程的流程图；

图6示出了本申请实施例提供的又一种光伏离网制氢系统的局部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，示出了本申请实施例提供的一种光伏离网制氢系统的结构示意图，该系统主要包括：光伏阵列110、第一DC/DC变换器120、制氢系统、储能电池140、电气变换装置150和氢气储运系统160，所述制氢系统包括制氢设备131和制氢辅助设备132。

第一DC/DC变换器120的输入端连接光伏阵列110的输出端，第一 DC/DC变换器120的输出端连接制氢设备131的电源端，光伏阵列110输出的电能经第一DC/DC变换器120变换后提供给制氢设备131，即光伏阵列110 为制氢设备131提供工作电源。

制氢设备131制得的氢气输送至氢气储运系统160，由氢气储运系统160 储存并运输。

电气变换装置150的第一端连接光伏阵列110的输出端，电气变换装置 150的第二端连接储能电池140，所述电气变换装置150的第三端连接制氢辅助设备132。

光伏阵列110输出的电能经电气变换装置150变换为交流电后提供给制氢辅助设备132，即光伏阵列110为制氢辅助设备132供电，例如，在光伏阵列110正常工作时，可以由光伏阵列为制氢辅助设备132供电。

储能电池140输出的电能经电气变换装置150变换为交流电后提供给制氢辅助设备132，即储能电池140为制氢辅助设备132供电，例如，在光伏阵列110不工作或发电功率低时，可以由储能电池140为制氢辅助设备132供电。

此外，光伏阵列110输出的电能经电气变换装置150变换后为储能电池 140充电。

在本申请的一个实施例中，储能电池140优选采用锂离子电池，因为锂离子电池的能量密度高、充电效率高，更适合储能。

在本申请的一个实施例中，制氢系统可以是碱性水电解系统或PEM水电解系统。例如，对于碱性水电解系统而言，制氢设备131可以是水电解槽，制氢辅助设备是碱性水电解系统中除水电解槽之外的其它设备，例如，制氢辅助设备包括碱液循环泵、补水泵、防冻加热装置、测温测压等仪表及照明等电气设备。

在本申请的一个优选实施例中，为了保证制氢系统的安全，在制氢设备不工作的情况下制氢辅助设备中的监控设备需要继续进行监测，或者，制氢辅助设备中的防冻加热装置需要对制氢设备进行加热或预热。因此制氢辅助设备的供电电源连续不间断地供电。基于上述原因，需要为制氢辅助设备设置不间断的供电电源，即储能电池140，当光伏阵列不工作时可以由储能电池 140为制氢辅助设备供电。

本实施例中可以由光伏阵列110输出的电能为储能电池140充电，在本申请的一个实施例中，若控制器监测到储能电池140中的电量低于第一电量阈值，控制光伏阵列110为储能电池140充电直到储能电池140的电量达到第二电量阈值。第二电量阈值大于第一电量阈值，例如，第一电量阈值为储能电池140额定容量的60％左右，第二电量阈值为储能电池140额定容量的 90％左右。

在本申请一种可能的实现方式中，该系统还包括控制器，控制器实现如下功能：①制氢辅助设备及储能电池充电控制；即光伏发电、储能电池为制氢辅助设备供电控制，以及，光伏发电为储能电池充电控制；②制氢系统控制；即制氢设备及制氢辅助设备的控制，如氢气产量、氢气压力、电解槽温度、碱液液位控制等。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，电气变换装置150包括第二 DC/DC变换器151、双向DC/DC变换器152、逆变器153和直流母线154。

第二DC/DC变换器151的输入端作为电气变换装置的第一端与光伏阵列110连接，第二DC/DC变换器151的输出端连接至直流母线154，第二DC/DC 变换器151的作用是降低光伏阵列输出的直流电压。

双向DC/DC变换器152的一端作为电气变换装置150的第二端与储能电池140连接，双向DC/DC变换器152的另一端连接至直流母线154。在储能电池140放电时，双向DC/DC变换器152将储能电池140输出的直流电变换后输送至直流母线154上。在储能电池140充电时，双向DC/DC变换器152 将第二DC/DC变换器151输出的电能提供给储能电池140。

其中，本实施例中，输入至第二DC/DC变换器151的电能由光伏阵列110 提供，即光伏阵列110输出电能经过变换后为储能电池140充电。

逆变器153的直流端连接直流母线154，逆变器153的交流端作为该电气变换装置的第三端，逆变器153将直流母线154上的直流电信号转换为交流电信号以便为制氢辅助设备132供电。

在本申请的一个实施例中，电气变换装置150的第三端与制氢辅助设备 132之间设置有配电装置170，电气变换装置150的第三端输出的交流电信号输送至配电装置170，再由配电装置170输送至各个制氢辅助设备132。

本实施例提供的光伏离网制氢系统，光伏阵列输出的直流电经过第一 DC/DC变换器变换后提供给制氢设备，以使制氢设备将光伏阵列输出电能转化为氢气并输送至氢气储运系统进行储存和运输。该系统还设置有储能电池，该储能电池仅为制氢辅助设备供电。此外，光伏阵列输出的电能通过电气变换装置变换后为储能电池充电，或者光伏阵列输出的电能通过电气变换装置变换后为制氢辅助设备供电。由于制氢辅助设备所需的供电功率远远小于制氢设备的功率，因此，使用较小容量的储能电池即可满足制氢辅助设备的供电需求。与传统的通过储能电池为制氢设备提供平滑电能的方式相比，该方案能够极大地降低储能电池的容量，进而降低系统成本。

请参见图2，示出了本申请实施例提供的另一种光伏离网制氢系统的结构示意图，本实施例在图1所示实施例的基础上还设置有燃料电池。

考虑到本申请的光伏阵列制氢系统是离网制氢系统，即光伏制氢系统与公共电网断开，而光伏阵列在夜晚或光辐射强度较弱时输出的电能较小，无法为储能电池140充电。此外，为了进一步降低储能电池的容量，设置成本更低的燃料电池作为储能电池的备用电源，进一步降低系统成本，即降低系统投资成本，降低光伏离网制氢系统的投资门槛。

综上，本实施例在图1所示实施例的基础上增加燃料电池。本实施例中的燃料电池作为储能电池的备用充电电源，或者制氢辅助设备的供电电源使用，因此，对燃料电池的容量要求较低。

当然，根据光伏离网制氢系统的具体需求来确定是否设置燃料电池。该燃料电池可以选用质子交换膜燃料电池系统，可以根据光伏离网制氢系统的容量来确定是否设置燃料电池。例如，光伏发电容量在1MW及以上时，可以配置燃料电池，从而降低储能电池的容量，进而降低系统投资成本。

如图2所示，该光伏离网制氢系统还包括燃料电池210，该燃料电池210 与电气变换装置150的第四端连接。

其中，电气变换装置150的第四端与直流母线之间设置有升压DC/DC变换器220，该升压DC/DC变换器220的输入端作为电气变换装置150的第四端，该升压DC/DC变换器220的输出端连接直流母线154。

燃料电池210输出的电信号经升压DC/DC变换器220升压后输送至直流母线154上，然后由直流母线154将电信号提供给制氢辅助设备132或为储能电池140充电。

在本申请的一个实施例中，优选由储能电池140为制氢辅助设备132供电，其次由燃料电池210为制氢辅助设备132供电。本实施例中光伏阵列110 和燃料电池210均可以为储能电池140充电；在本申请的一个实施例中，当储能电池140需要充电时，可以优先选择光伏阵列110为储能电池140充电；在光伏阵列110不工作或输出的功率较小无法为储能电池140充电时，可以选用燃料电池210为储能电池140充电。其中，选用燃料电池210为储能电池140充电时，可以依据储能电池140的不同电量使用不同的输出功率为储能电池140进行充电

本申请中，储能电池的充电控制过程可以由控制器实现，即通过光伏发电、燃料电池对储能电池的充电控制，具体的控制过程如图3所示。

请参见图3，示出了利用燃料电池为储能电池充电过程的流程图，该充电过程包括以下步骤：

S110，检测储能电池的剩余电量的范围；

如果储能电池的剩余电量小于或等于第三电量阈值，则执行S120；如果储能电池的剩余电量大于第三电量阈值且小于或等于第四电量阈值，则执行 S130；如果储能电池的剩余电量大于第四电量阈值且小于或等于第五电量阈值，则执行S140。如果储能电池的剩余电量大于第五电量阈值，则执行S150。

在本申请的一个实施例中，第三电量阈值可以是储能电池140的额定容量的60％左右，第四电量阈值可以是额定容量的80％左右，第五电量阈值可以是额定容量的90％左右。

S120，控制燃料电池以第一输出功率为储能电池充电，直到储能电池的电量大于第三电量阈值。然后执行S130。

如果储能电池的剩余电量小于或等于第三电量阈值，表明储能电池剩余电量较少，可以采用较高的充电功率为储能电池充电。例如，第一输出功率可以为燃料电池的额定输出功率。

S130，控制燃料电池以第二输出功率为储能电池充电，直到储能电池的电量大于第四电量阈值。然后执行S140。

如果储能电池的剩余电量大于第三电量阈值且小于或等于第四电量阈值，则表明储能电池的电量达到一定程度，同时，为了使燃料电池的效率更高，可以采用低于第一输出功率的第二输出功率对储能电池进行充电。例如第二输出功率可以为燃料电池额定功率的2/3左右。

S140，控制燃料电池以第三输出功率为储能电池充电，直到储能电池的电量大于第五电量阈值。然后执行S150。

如果储能电池的剩余电量大于第四电量阈值且小于第五电量阈值，则可以采用更低的第三输出功率为储能电池充电，进一步提高燃料电池的效率。例如，第三输出功率可以为燃料电池额定功率的1/3左右。

S150，燃料电池停止为储能电池充电。

如果储能电池的剩余电量高于第五电量阈值，表明储能电池暂时不需要燃料电池为其充电，此时控制燃料电池停止为储能电池充电。

需要说明的是，当控制器监测到需要由燃料电池为储能电池充电时，需要控制升压DC/DC变换器220处于工作状态，同时，控制双向DC/DC变换器152处于工作状态，使得燃料电池210输出的电能经过升压DC/DC变换器 220变换后输送至直流母线154上，再由双向DC/DC变换器152将直流母线上的电能提供给储能电池140。

其中，在本申请的一个实施例中，储能电池140内可以集成有监测剩余电量的监测电路，并将监测到的剩余电量传输至控制器，由控制器进一步根据储能电池140的剩余电量控制燃料电池的工作状态。

此种充电控制方式能够保证及时为储能电池充电的前提下，使得燃料电池的效率更高，从而提高了整个光伏离网制氢系统中的能量转换效率更高。

请参见图4，示出了本申请提供的又一种光伏离网制氢系统的结构示意图，本实施例着重介绍氢气储运系统的构成及工作过程。

本实施例在图2所示实施例的基础上详细介绍氢气储运系统，如图4所示，氢气储运系统160主要包括储氢设备和氢气输送装置。

在本申请的一个实施例中，储氢设备可以是氢气储存罐161。氢气储存罐 161的进气口连接制氢设备131，出气口连接氢气输送装置。制氢设备131制得的氢气输送至氢气储存罐161中进行缓存，并由氢气输送装置输送出去。

在一种可能的实现方式中，氢气输送装置可以包括中压压缩机162和中压氢气输送设备163，例如，中压氢气输送设备可以为固态储氢集装箱。

在另一种可能的实现方式中，氢气输送装置可以包括高压压缩机164和高压氢气输送设备165，例如，高压氢气输送设备可以是长管拖车。

需要说明的是，可以选择这两种氢气输送装置中的任意一种单独使用，或者两种组合使用。

此外，在中压输送模式下，是否设置中压压缩机可以根据制氢系统的氢气出口压力设定，例如，制氢系统的氢气出口压力为1.6MPa～5.0MPa，若氢气出口压力大于或等于3.0MPa，则可以直接向中压氢气输送设备充装氢气。

在本申请的一个优选实施例中，高压氢气输送设备优选采用长管拖车，例如，20MPa的长管拖车。可以根据光伏离网制氢系统的制氢量确定所使用的长管拖车的数量。

在本申请一种可能的实现方式中，可以由控制器控制氢气储运系统的氢气输送过程。例如，系统的制氢量确定需要选用两台及以上长管拖车来输送氢气。当接收到氢气输送信号后，利用高压氢气压缩机从氢气储存罐中取气，通过氢气汇流排系统输送至长管拖车处充装氢气；当接收到氢气输送停止信号，或者监测到制氢系统后氢气储运系统的状态异常时，控制氢气储运系统关闭，即停止输送氢气。

具体的，上述的氢气输送控制过程如图5所示，可以包括如下步骤：

S210，在制氢系统正常的情况下，当控制器接收到氢气输送信号后，控制压缩机启动，将氢气储存罐中的氢气加压后充装至氢气输送设备。

其中，在本申请的一个应用场景中，在氢气储运系统的氢气输出口设置有开关或按钮，当触控该开关或按钮后产生氢气输送信号并传输至控制器中。控制器接收到该氢气输送信号后，控制压缩机从氢气储存罐中取气并进行压缩后输送至氢气输送设备中。

如果氢气储运系统中设置有中压输送设备和高压输送设备，则上述的开关或按钮则需要针对中压设备和高压设备分别设置开关或按钮。当检测到中压设备对应的开关或按钮被触发时，控制中压压缩机启动。同理，当检测到高压设备对应的开关或按钮被触发时，控制高压压缩机启动。

S220，当控制器接收到氢气输送停止信号后，控制氢气储运系统关闭。

当氢气输送设备充满氢气后，可以再次触发开关或按钮以产生氢气输送停止信号，控制器接收到该信号后控制氢气储运系统关闭，即控制压缩机关机，即控制氢气储运系统停止输出氢气。

S230，当控制器监测到制氢系统后氢气储运系统的状态异常后，控制所述氢气储运系统关闭。

控制器接收制氢辅助设备采集的制氢系统的各状态数据，如氢气产量、氢气压力、电解槽温度、电解槽中的液位位置、氢气是否泄漏等。然后，控制器依据接收到的系统状态参数确定是否存在异常状态。

当控制器监测到制氢系统的状态异常后氢气储运系统的状态异常后，直接控制制氢系统或氢气储运系统关闭。

控制器除上述实施例所述的功能之外，还具有如下功能，将系统运行参数和/或历史数据上传至远程上位机或服务器中。

在光伏制氢系统中氢气储运成本占氢气总成本的1/3以上，因此制得的氢气运送不出去成为氢能行业发展的瓶颈。而本实施例提供的光伏离网制氢系统通过氢气储运系统将氢气输送出去，而且该氢气储运系统采用中压输送设备和高压输送设备中的至少一种将氢气运走。该运输方式与铺设氢气输送管路或在制氢现场液化的方式相比，本实施例提供的输氢方案更便捷、灵活，大大降低了光伏制氢系统的投资成本，提高了光伏制氢的工程可行性，实用价值更高。

此外，上述图1和图2所示的光伏离网制氢系统中的制氢设备还可以采用两个制氢设备并联的方式。

请参见图6，示出了本申请实施例提供的又一种光伏离网制氢系统的局部结构示意图。

如图6所示，每个制氢设备的电源端均通过一个第一DC/DC变换器连接至光伏阵列的输出端。即每个制氢设备配置一个第一DC/DC变换器。

在本申请的另一种可能的实现方式中，光伏阵列的输出端连接一个多路输出DC/DC变换器，该多输出DC/DC变换器的输出端分别连接一个制氢设备，即多个制氢设备共用一个多路输出DC/DC变换器。

本实施例中的制氢系统包括多个并联于光伏阵列输出端的制氢设备。多个制氢设备的额定运行功率之和小于或等于光伏阵列的最大输出功率。制氢设备的额定运行功率越小，其启动功率也越小，因此，该方案中的光伏阵列的输出功率达到制氢设备的启动功率(一个较小的功率值)时，该制氢设备即可启动工作。与传统的配置一个与光伏阵列的最大输出功率相等的制氢设备相比，该方案能够降低制氢系统的运行功率范围，大大提高光伏发电的利用率。

例如，传统的制氢系统中电解槽的额定运行功率是1MW，启动功率为额定功率的10％，即启动功率为100kW，也即光伏阵列输出功率得到100kW时制氢设备才能启动工作。按照本申请的设计方式，配置两个500kW的电解槽，其总额定功率仍为1MW，但是，单个电解槽的运行功率降至原来的一半，相应的，单台电解槽的启动功率为500kW*10％＝50kW，因此，只要光伏阵列的输出功率达到50kW就能使一台电解槽启动工作。采用该方案能够降低电解槽启动的功率门槛，因此提高了光伏发电的利用率。

本实用新型书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。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种光伏离网制氢系统，其特征在于，包括：光伏阵列、第一DC/DC变换器、制氢系统、储能电池、电气变换装置和氢气储运系统，所述制氢系统包括制氢设备和制氢辅助设备；

所述第一DC/DC变换器的输入端连接所述光伏阵列的输出端，所述第一DC/DC变换器的输出端连接所述制氢设备的电源端，所述制氢设备输出的氢气输送至所述氢气储运系统；

所述电气变换装置的第一端连接所述光伏阵列的输出端，所述电气变换装置的第二端连接所述储能电池，所述电气变换装置的第三端连接所述制氢辅助设备，所述光伏阵列输出的电能或所述储能电池输出的电能通过所述电气变换装置转换后提供给所述制氢辅助设备，所述光伏阵列输出的电能经过所述电气变换装置变换后提供给所述储能电池。

2.根据权利要求1所述的光伏离网制氢系统，其特征在于，所述电气变换装置包括：第二DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、逆变器和直流母线；

所述第二DC/DC变换器的输入端为所述电气变换装置的第一端，所述第二DC/DC变换器的输出端连接至所述直流母线；

所述双向DC/DC变换器的一端为所述电气变换装置的第二端，所述双向DC/DC变换器的另一端连接至所述直流母线；

所述逆变器的直流输入端连接至所述直流母线，交流输出端为所述电气变换装置的第三端。

3.根据权利要求2所述的光伏离网制氢系统，其特征在于，还包括：燃料电池；

所述燃料电池与所述电气变换装置的第四端连接，实现所述燃料电池输出的电能经过所述电气变换装置变换后提供给所述制氢辅助设备或所述储能电池；

所述电气变换装置还包括升压DC/DC变换器，所述升压DC/DC变换器的输入端为所述第四端，所述升压DC/DC变换器的输出端连接至所述直流母线。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光伏离网制氢系统，其特征在于，还包括：连接在所述电气变换装置的第三端与所述制氢辅助设备之间的配电装置。

5.根据权利要求1-3任一项所述的光伏离网制氢系统，其特征在于，所述制氢系统包括至少两个并联的制氢设备，且所述第一DC/DC变换器的数量与所述制氢设备的数量相同，每个所述第一DC/DC变换器具有一个输出端；每个所述制氢设备的电源端连接互不相同的第一DC/DC变换器的输出端，每个第一DC/DC变换器的输入端均连接所述光伏阵列。

6.根据权利要求1-3任一项所述的光伏离网制氢系统，其特征在于，所述制氢系统包括至少两个并联的制氢设备，所述第一DC/DC变换器为多路输出DC/DC变换器，每个所述制氢设备的电源端连接互不相同的输出端，所述多路输出DC/DC变换器的输入端连接所述光伏阵列。

7.根据权利要求1-3任一项所述的光伏离网制氢系统，其特征在于，所述氢气储运系统包括储氢设备和氢气输送装置；

所述储氢设备与所述制氢设备连接，所述制氢设备产生的氢气输送至所述储氢设备；

所述氢气输送装置与所述储氢设备连接，并将所述储氢设备中的氢气输送出去；

其中，所述氢气输送装置包括中压压缩机，所述储氢设备中的氢气经过所述中压压缩机压缩后输送至第一氢气输送设备；或者，所述氢气输送装置包括高压压缩机，所述储氢设备中的氢气经过所述高压压缩机压缩后输送至第二氢气输送设备。

8.根据权利要求1所述的光伏离网制氢系统，其特征在于，还包括：控制器；

所述控制器监测到所述储能电池的电量低于第一电量阈值后，控制所述光伏阵列通过所述电气变换装置为所述储能电池进行充电直到所述储能电池的电量达到第二电量阈值，其中，所述第二电量阈值大于所述第一电量阈值。

9.根据权利要求3所述的光伏离网制氢系统，其特征在于，还包括控制器；

所述控制器监测到所述储能电池的电量低于第三电量阈值，且所述光伏阵列处于关机状态时，控制所述燃料电池以第一输出功率为所述储能电池充电，直到所述储能电池的电量高于所述第三电量阈值；

所述控制器监测到所述储能电池的电量高于所述第三电量阈值后，且所述光伏阵列处于关机状态时，控制所述燃料电池以第二输出功率为所述储能电池充电，直到所述储能电池的电量高于第四电量阈值，所述第四电量阈值高于所述第三电量阈值，所述第二输出功率小于所述第一输出功率；

所述控制器监测到所述储能电池的电量高于所述第四电量阈值后，且所述光伏阵列处于关机状态时，控制所述燃料电池以第三输出功率为所述储能电池充电，直到所述储能电池的电量达到第五电量阈值，所述第五电量阈值大于所述第四电量阈值，且所述第三输出功率小于所述第二输出功率。

10.根据权利要求1-3、8和9中任一项所述的光伏离网制氢系统，其特征在于，还包括：控制器；

所述控制器接收到氢气输送信号后，开启所述氢气储运系统将氢气输送至氢气输送设备；

所述控制器接收到氢气输送停止信号，或者监测到所述制氢系统或所述氢气储运系统的状态异常后，控制所述氢气储运系统关闭。

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