CN215440698U - 可再生能源电力电解水制氢系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可再生能源电力电解水制氢系统，包括整流器、与所述整流器连接的可再生能源电源、控制设备、蓄电池和电解水制氢设备，所述可再生能源电源用于获取可再生能源转换为电能提供给所述整流器，经所述整流器转换为直流电流，所述控制设备根据所述电解水制氢设备工作所需的电流需求值和所述可再生能源电源提供的直流电流值的大小，当所述电流需求值小于所述直流电流值时，所述控制设备控制所述整流器将所述直流电流值分流成第一电流和第二电流，所述第一电流与所述电流需求值相同并提供给所述电解水制氢设备，所述第二电流提供给所述蓄电池进行充电。

Description

可再生能源电力电解水制氢系统

技术领域

本实用新型涉及清洁能源转化利用技术领域，特别是涉及可再生能源电力电解水制氢系统。

背景技术

随着我国可再生能源发电设施建设进度加快，风电、水电、光伏发电等电力占能源系统的比重随之增大，但是新能源发电受环境因素影响明显，电力不稳定、波动大，大量不稳定的电力因无法上网而被废弃。

将不稳定电力通过电解水制氢存储进氢气能有效提高可再生能源的利用率，但若输入电流波动过大，不仅严重影响电解水制氢设备的正常工作，还影响氢气制备产能规划的制定，对设备寿命与生产均带来负面影响。

实用新型内容

为解决现有存在的技术问题，本实用新型提供一种能够实现可再生能源电力的最大化转化利用、稳定地可再生能源电力电解水制氢系统。

为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：

一种可再生能源电力电解水制氢系统，包括整流器、与所述整流器连接的可再生能源电源、控制设备、蓄电池和电解水制氢设备，所述可再生能源电源用于获取可再生能源转换为电能提供给所述整流器，经所述整流器转换为直流电流，所述控制设备根据所述电解水制氢设备工作所需的电流需求值和所述可再生能源电源提供的直流电流值的大小，当所述电流需求值小于所述直流电流值时，所述控制设备控制所述整流器将所述直流电流值分流成第一电流和第二电流，所述第一电流与所述电流需求值相同并提供给所述电解水制氢设备，所述第二电流提供给所述蓄电池进行充电。

其中，当所述电流需求值大于所述直流电流值时，所述控制设备根据所述电流需求值和所述直流电流值的差值确定电流缺口值，并控制所述蓄电池向所述电解水制氢设备提供所述电流缺口值。

其中，所述系统还包括与所述控制设备连接的电网电源，当所述电流需求值大于所述直流电流值时，所述控制设备根据所述电流需求值和所述直流电流值的差值确定电流缺口值，并确定所述蓄电池的额定电流与所述电流缺口值的大小，当所述额定电流小于所述电流缺口值时，所述控制设备将所述电网电源提供的与所述电流缺口值同等的电能输入所述整流器，所述整流器将所述电网电源提供的电能转换为补偿电流值提供给所述电解水制氢设备。

其中，当所述额定电流大于所述电流缺口值时，所述控制所述蓄电池向所述电解水制氢设备提供所述电流缺口值。

其中，所述可再能能源为如下至少之一：风电、水电、光伏电。

其中，所述控制设备通过数据线分别与所述整流器、所述蓄电池和所述电解水制氢设备连接，可分别实时采集所述整流器转换所述可再生能源电源提供的直流电流参数、所述蓄电池的电学参数以及所述电解水制氢设备工作所需的电流需求值参数。

其中，所述蓄电池的电学参数包括额定工作电压、额定工作电流。

其中，所述电网电源为220V交流电源。

其中，所述控制设备包括微控制单元；所述电解水制氢设备的工作功率由所述控制设备调控。

其中，所述电解水制氢设备包括电解装置及与所述电解装置连接的氢气收集装置，所述电解装置用于装载并电解海水，以制作氢气，并将所述氢气输送至所述氢气收集装置。

本实用新型实施例提供的可再生能源电力电解水制氢系统，控制设备通过根据电解水制氢设备工作所需的电流需求值和可再生能源电源提供的直流电流值的大小，当所述电流需求值小于所述直流电流值时，所述控制设备控制所述整流器将所述直流电流值分流成第一电流和第二电流，所述第一电流与所述电流需求值相同并提供给所述电解水制氢设备，所述第二电流提供给所述蓄电池进行充电，不仅可实现可再生能源电力的最大化转化利用，并在此基础上，维持电解水制氢设备稳定工作。

附图说明

图1为一实施例中可再生能源电力电解水制氢系统的示意图；

图2为一实施例中电解水制氢设备的示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本申请技术方案做进一步的详细阐述。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型的实现方式。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本申请实施例提供一种可再生能源电力电解水制氢系统，包括整流器120、与所述整流器120连接的可再生能源电源110、控制设备140、蓄电池150和电解水制氢设备160，所述可再生能源电源110用于获取可再生能源转换为电能提供给所述整流器120，经所述整流器120转换为直流电流，所述控制设备140根据所述电解水制氢设备160工作所需的电流需求值和所述可再生能源电源110提供的直流电流值的大小，当所述电流需求值小于所述直流电流值时，所述控制设备140控制所述整流器120将所述直流电流值分流成第一电流和第二电流，所述第一电流与所述电流需求值相同并提供给所述电解水制氢设备160，所述第二电流提供给所述蓄电池150进行充电。

以电流需求值为Ia，直流电流值为I为例，I>Ia时，则整流器120将直流电流值分为第一电流I1＝Ia，第二电流I2＝I-Ia。第一电流提供给电解水制氢设备160进行工作，第二电流提供给蓄电池150进行充电。

上述实施例中，本实用新型实施例提供的可再生能源电力电解水制氢系统，控制设备140通过根据电解水制氢设备160工作所需的电流需求值和可再生能源电源110提供的直流电流值的大小，当所述电流需求值小于所述直流电流值时，所述控制设备140控制所述整流器120将所述直流电流值分流成第一电流和第二电流，所述第一电流与所述电流需求值相同并提供给所述电解水制氢设备160，所述第二电流提供给所述蓄电池150进行充电，不仅可实现可再生能源电力的最大化转化利用，并在此基础上，维持电解水制氢设备160稳定的工作。

在一些实施例中，当所述电流需求值大于所述直流电流值时，所述控制设备140根据所述电流需求值和所述直流电流值的差值确定电流缺口值，并控制所述蓄电池150向所述电解水制氢设备160提供所述电流缺口值。以电流需求值为Ia，直流电流值为I为例，I<Ia时，控制设备140计算电流缺口值Iq＝Ia-I，并控制蓄电池150提供用于补偿的电流缺口值Iq，整流器120将可再生能源电源110提供的直流电流值I和蓄电池150提供的电流缺口值Iq整合，共同提供给所述电解水制氢设备160，以确保满足所述电解水制氢设备160稳定工作的需求。

在一些实施例中，所述系统还包括与所述控制设备140连接的电网电源130，当所述电流需求值大于所述直流电流值时，所述控制设备140根据所述电流需求值和所述直流电流值的差值确定电流缺口值，并确定所述蓄电池150的额定电流与所述电流缺口值的大小，当所述额定电流小于所述电流缺口值时，所述控制设备140将所述电网电源130提供的与所述电流缺口值同等的电能输入所述整流器120，所述整流器120将所述电网电源130提供的电能转换为补偿电流值提供给所述电解水制氢设备160。以电流需求值为Ia、直流电流值为I、蓄电池150额定电流为Ic为例，I<Ia时，控制设备140计算电流缺口值Iq＝Ia-I，当电流缺口值大于蓄电池150的额定电流Iq>Ic时，控制设备140从电网电源130获取与电流缺口值Iq等同的电流电能Ib，并控制整流器120从电网电源130获取补偿电流电能Ib，整流器120将补偿电流电能Ib转换为直电流，并与可再生能源电源110提供的直流电流值I整合，共同提供给所述电解水制氢设备160，以确保满足所述电解水制氢设备160稳定工作的需求。

可选的，当所述额定电流大于所述电流缺口值时，所述控制所述蓄电池150向所述电解水制氢设备160提供所述电流缺口值。当电流缺口值大于蓄电池150的额定电流Iq<Ic时，并控制蓄电池150提供用于补偿的电流缺口值Iq，整流器120将可再生能源电源110提供的直流电流值I和蓄电池150提供的电流缺口值Iq整合，共同提供给所述电解水制氢设备160，以确保满足所述电解水制氢设备160稳定工作的需求。

其中，所述可再能能源为如下至少之一：风电、水电、光伏电。

在一些实施例中，所述控制设备140通过数据线分别与所述整流器120、所述蓄电池150和所述电解水制氢设备160连接，可分别实时采集所述整流器120转换所述可再生能源电源110提供的直流电流参数、所述蓄电池150的电学参数以及所述电解水制氢设备160工作所需的电流需求值参数。其中，所述蓄电池150的电学参数可以包括额定工作电压、额定工作电流、工作温度、当前电量等。控制设备140采集所述整流器120、蓄电池150和电解水制氢设备160的相关参数，以根据可再生能源电源110的实时电量是否满足电解水制氢设备160的工作需求的情况，采用匹配的策略以通过蓄电池150或电网电源130进行补偿。

可选的，所述电网电源130为220V交流电源。电网电源130可以是与整流器120连接的市电电源。

在一些实施例中，所述控制设备140包括微控制单元；所述电解水制氢设备160的工作功率由所述控制设备140调控。

请结合参阅图2，在一些实施例中，所述电解水制氢设备160包括电解装置21及与所述电解装置21连接的氢气收集装置23，所述电解装置21用于装载并电解海水，以制作氢气，并将所述氢气输送至所述氢气收集装置23。电解装置21可以包括进水口和出水口，海水自进水口进入电解装置21，然后从出水口流出，电解时，海水在电解装置21内为流动状态，通过海水的流动冲散电极表面或电极附近产生的固体物质，避免固体物质包裹于电极表面，影响电解。氢气收集装置23可以包括氢气纯化器231和连接氢气纯化器231的储氢容器232，氢气纯化器231连接电解装置21的阴极出口，电解时，氢气自电解装置21的阴极出口流入氢气纯化器231，进行纯化，纯化后的氢气流动至储氢容器232。氢气纯化器231可以包括除湿单元，用于吸收氢气中的水分。电解获得的氢气中的杂质主要为水分，除湿单元除去水分后即可获得纯度较高的氢气。除湿单元主要由除湿剂组成，除湿剂例如可以为变色硅胶、生石灰或其他吸湿剂，本实施例中，选用变色硅胶吸收氢气中的水分，变色硅胶吸水后经100℃～120℃烘干至后可循环使用，节省材料。

可选的，电解水制氢设备160还包括废气处理装置22，废气处理装置22连接电解装置21的阳极口，用于处理从阳极出口流出的废气。废气处理装置22中装载碱溶液，碱溶液例如可以为氢氧化钠或氢氧化钾等。电解海水所产生的废气主要为氯气，废气通入废气处理装置22后，废气和碱溶液的化学反应吸收氯气，处理效率高，有效防止环境污染和人员中毒。

上述实施例提供的射频仪控制电路和射频仪，至少具备如下特点：

第一、可再生能源电力电解水制氢系统可以采用可再生能源电源110和蓄电池150向电解水制氢设备160进行供电，在可再生能源电源110不能满足电解水制氢设备160工作所需时，对不足部分由蓄电池150进行补偿；在可再生能源电源110超过电解水制氢设备160工作所需时，则对超过部分由蓄电池150进行存储，不仅可实现可再生能源电力的最大化转化利用，并在此基础上，维持电解水制氢设备160稳定工作；

第二、可再生能源电力电解水制氢系统可以采用可再生能源电源110、蓄电池150及电网电源130共同向电解水制氢设备160进行供电，在可再生能源电源110不能满足电解水制氢设备160工作所需、且蓄电池150无法满足不足部分时，对不足部分由电网电源130进行补偿；在可再生能源电源110不能满足电解水制氢设备160工作所需、且蓄电池150超过不足部分时，对不足部分由蓄电池150进行补偿；对在可再生能源电源110超过电解水制氢设备160工作所需时，则对超过部分由蓄电池150进行存储；通过增加电网电源130作为补偿电能，满足在各种复杂场景下均实现可再生能源电力的最大化转化利用，并在此基础上，维持电解水制氢设备160稳定工作。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围之内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可再生能源电力电解水制氢系统，其特征在于，包括整流器、与所述整流器连接的可再生能源电源、控制设备、蓄电池和电解水制氢设备，所述可再生能源电源用于获取可再生能源转换为电能提供给所述整流器，经所述整流器转换为直流电流，所述控制设备根据所述电解水制氢设备工作所需的电流需求值和所述可再生能源电源提供的直流电流值的大小，当所述电流需求值小于所述直流电流值时，所述控制设备控制所述整流器将所述直流电流值分流成第一电流和第二电流，所述第一电流与所述电流需求值相同并提供给所述电解水制氢设备，所述第二电流提供给所述蓄电池进行充电。

2.如权利要求1所述的可再生能源电力电解水制氢系统，其特征在于，当所述电流需求值大于所述直流电流值时，所述控制设备根据所述电流需求值和所述直流电流值的差值确定电流缺口值，并控制所述蓄电池向所述电解水制氢设备提供所述电流缺口值。

3.如权利要求1所述的可再生能源电力电解水制氢系统，其特征在于，所述系统还包括与所述控制设备连接的电网电源，当所述电流需求值大于所述直流电流值时，所述控制设备根据所述电流需求值和所述直流电流值的差值确定电流缺口值，并确定所述蓄电池的额定电流与所述电流缺口值的大小，当所述额定电流小于所述电流缺口值时，所述控制设备将所述电网电源提供的与所述电流缺口值同等的电能输入所述整流器，所述整流器将所述电网电源提供的电能转换为补偿电流值提供给所述电解水制氢设备。

4.如权利要求3所述的可再生能源电力电解水制氢系统，其特征在于，当所述额定电流大于所述电流缺口值时，所述控制所述蓄电池向所述电解水制氢设备提供所述电流缺口值。

5.如权利要求1所述的可再生能源电力电解水制氢系统，其特征在于，所述可再能能源为如下至少之一：风电、水电、光伏电。

6.如权利要求1所述的可再生能源电力电解水制氢系统，其特征在于，所述控制设备通过数据线分别与所述整流器、所述蓄电池和所述电解水制氢设备连接，可分别实时采集所述整流器转换所述可再生能源电源提供的直流电流参数、所述蓄电池的电学参数以及所述电解水制氢设备工作所需的电流需求值参数。

7.如权利要求6所述的可再生能源电力电解水制氢系统，其特征在于，所述蓄电池的电学参数包括额定工作电压、额定工作电流。

8.如权利要求3所述的可再生能源电力电解水制氢系统，其特征在于，所述电网电源为220V交流电源。

9.如权利要求1所述的可再生能源电力电解水制氢系统，其特征在于，所述控制设备包括微控制单元；

所述电解水制氢设备的工作功率由所述控制设备调控。

10.如权利要求1至9任一项所述的可再生能源电力电解水制氢系统，其特征在于，所述电解水制氢设备包括电解装置及与所述电解装置连接的氢气收集装置，所述电解装置用于装载并电解海水，以制作氢气，并将所述氢气输送至所述氢气收集装置。

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