一种离网型微电网电解水制氢系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种离网型微电网电解水制氢系统，通过设置光伏发电模块、风力发电模块、储能模块及备用电源，可根据天气情况及设备运行状态，在绿色能源制氢模式、风光储联合制氢模式、最大制氢模式、最小制氢模式、单独储能制氢模式及备用制氢模式之间智能切换，解决了光伏、风电单独工作时受天气影响不能长期、稳定工作的问题，大幅提高了制氢设备的年有效利用率、降低了制氢成本；还通过控制模块实时采集交流母线的电压与频率信号，当风电或光伏出现功率波动时，对交流母线进行补偿，使其电压与频率波动范围始终处于国家标准要求范围内，解决了单独风电或光伏制氢引起制氢设备频繁启动与关停，损坏制氢设备的问题，提高了电解槽的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种离网型微电网电解水制氢系统
本技术涉及一种微电网制氢
，特别是涉及一种离网型微电网电解水制氢系统。
技术介绍
氢气作为能源，有两个显著的特点。高能量密度，单位质量的热值约是汽油的3倍。绿色低碳，燃烧的产物是水，零污染，是世界上最干净的能源。适合作为大规模储能，实现能源储备。但空气中只有少量的氢气，其他氢主要以化合物的形式存储在水中。目前偏远地区或海岛等电网网架延伸不到的区域，常采用离网型可再生能源电解水制氢，主要表现为风电电解水制氢和光伏电解水制氢两种。但上述单独新能源制氢方式存在受限于季节、天气等自然条件，如光伏发电晚上或阳光较弱时无法制氢，造成制氢设备年利用率较低，影响产氢量，提高了每立方氢气的成本，进而影响经济效益；此外，风电和光伏出力存在波动性，其出力曲线无法与电解设备负荷曲线匹配，容易造成母线电压及频率波动，从而降低电解槽使用寿命，影响整体制氢效率。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种离网型微电网电解水制氢系统，用于解决现有技术中的离网型可再生能源电解水制氢受限于自然条件，造成制氢设备年利用率较低；以及风电和光伏出力存在波动性，造成母线电压及频率波动，影响制氢效率的问题。本技术提供一种离网型微电网电解水制氢系统，所述系统包括：交流母线、制氢模块、备用电源、光伏发电模块、风力发电模块、储能模块及控制模块；所述制氢模块的输入端与所述交流母线连接，输出端与所述备用电源的输入端连接；所述备用电源的输出端与所述交流母线连接；r>所述光伏发电模块及所述风力发电模块的输出端分别与所述交流母线连接；所述储能模块的输入端和输出端共用一个端口，共用的所述端口与所述交流母线连接；所述制氢模块、所述备用电源、所述光伏发电模块、所述风力发电模块及所述储能模块的控制端分别与所述控制模块连接。于本技术的一实施例中，所述制氢模块包括整流柜、电解槽及储罐，所述整流柜的输入端与所述交流母线连接，输出端与所述电解槽的电源接口连接，所述电解槽的氢气出口与所述储罐的入口管道连接，所述储罐的出口管道与所述备用电源的输入端连接，所述整流柜的控制端与所述控制模块连接。于本技术的一实施例中，所述备用电源包括第一逆变器、DC/DC转换器及燃料电池；所述燃料电池的氢气入口与所述制氢模块的输出端连接，所述燃料电池的电源输出端与所述DC/DC转换器的输入端连接，所述DC/DC转换器的输出端与所述第一逆变器的输入端连接，所述第一逆变器的输出端与所述交流母线连接，所述第一逆变器及所述DC/DC转换器的控制端分别与所述控制模块连接。于本技术的一实施例中，所述光伏发电模块包括第二逆变器及光伏发电单元，所述光伏发电单元的输出端与所述第二逆变器的输入端连接，所述第二逆变器的输出端与所述交流母线连接，所述第二逆变器的控制端与所述控制模块连接。于本技术的一实施例中，所述风力发电模块包括风能变流器及风力发电单元，所述风力发电单元的输出端与所述风能变流器的输入端连接，所述风能变流器的输出端与所述交流母线连接，所述风能变流器的控制端与所述控制模块连接。于本技术的一实施例中，所述储能模块包括储能变流器及储能电池，所述储能变流器的一端为共用的端口，所述端口与所述交流母线连接，另一端与所述储能电池连接；所述储能变流器包括充电控制端及放电控制端，所述充电控制端及所述放电控制端分别与所述控制模块连接。于本技术的一实施例中，所述系统还包括辅助设备供电模块，所述辅助设备供电模块的输入端与所述交流母线连接，输出端为所述制氢模块的辅助设备提供交流工作电源。如上所述，本技术的一种离网型微电网电解水制氢系统，具有以下有益效果：通过设置光伏发电模块、风力发电模块、储能模块及备用电源，可根据天气情况及设备运行状态，智能选择能源供应方式，解决了光伏、风电单独工作时受天气影响不能长期、稳定工作的问题，大幅提高了制氢设备的年有效利用率、降低了制氢成本。附图说明图1显示为本技术第一实施方式中的整体结构示意图。图2显示为本技术第一实施方式中的辅助设备供电模块接线示意图。图3显示为本技术第四实施方式中的服务器的示意图；元件标号说明1-交流母线；2-制氢模块；3-备用电源；4-光伏发电模块；5-风力发电模块；6-储能模块；7-控制模块；8-辅助设备供电模块；201-整流柜；202-电解槽；203-储罐；301-第一逆变器；302-DC/DC转换器；303-燃料电池；401-第二逆变器；402-光伏发电单元；501-风能变流器；502-风力发电单元；601-储能变流器；602-储能电池。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，遂图中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。请参阅图1，本技术的第一实施方式涉及一种离网型微电网电解水制氢系统，具体包括交流母线1、制氢模块2、备用电源3、光伏发电模块4、风力发电模块5、储能模块6及控制模块7。制氢模块2包括整流柜201、电解槽202及储罐203，整流柜201的输入端与交流母线1连接，输出端与电解槽202的电源接口连接，电解槽202的氢气出口与储罐203的入口管道连接。采用这种方案，交流母线提供的电能经整流柜整流后送入电解槽，电解槽产生的氢气存入储罐中。需要说明的是，制氢所用的电解槽采用技术成熟的中压碱性水电解槽技术，单体容量从2M3/h-1000M3/h。碱性水电解槽能够在其额定功率的30％～120％之间正常工作，实际使用中，通常将制氢功率设置为额定功率的100％。备用电源3包括第一逆变器301、DC/DC转换器302及燃料电池303，燃料电池303的氢气入口与储罐203的出口管道连接，燃料电池303的电源输出端分别经过DC/DC转换器302及第一逆变器301后接入交流母线1。其中，燃料电池303可选用质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池中的任意一种。本实施例中，第一逆变器301采用的型号为动力源公司的电机控制器DC/AC，实现直流电转换交流电功能，单体功率为50kVA～630kVA，支持V/F和P/Q两种控制模式，最大效率>98％，响应时间<20ms，通信接口支持CAN、E本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离网型微电网电解水制氢系统，其特征在于，所述系统包括：交流母线、制氢模块、备用电源、光伏发电模块、风力发电模块、储能模块及控制模块；/n所述制氢模块的输入端与所述交流母线连接，输出端与所述备用电源的输入端连接；/n所述备用电源的输出端与所述交流母线连接；/n所述光伏发电模块及所述风力发电模块的输出端分别与所述交流母线连接；/n所述储能模块的输入端和输出端共用一个端口，共用的所述端口与所述交流母线连接；/n所述制氢模块、所述备用电源、所述光伏发电模块、所述风力发电模块及所述储能模块的控制端分别与所述控制模块连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种离网型微电网电解水制氢系统，其特征在于，所述系统包括：交流母线、制氢模块、备用电源、光伏发电模块、风力发电模块、储能模块及控制模块；
所述制氢模块的输入端与所述交流母线连接，输出端与所述备用电源的输入端连接；
所述备用电源的输出端与所述交流母线连接；
所述光伏发电模块及所述风力发电模块的输出端分别与所述交流母线连接；
所述储能模块的输入端和输出端共用一个端口，共用的所述端口与所述交流母线连接；
所述制氢模块、所述备用电源、所述光伏发电模块、所述风力发电模块及所述储能模块的控制端分别与所述控制模块连接。


2.根据权利要求1所述的离网型微电网电解水制氢系统，其特征在于：所述制氢模块包括整流柜、电解槽及储罐，所述整流柜的输入端与所述交流母线连接，输出端与所述电解槽的电源接口连接，所述电解槽的氢气出口与所述储罐的入口管道连接，所述储罐的出口管道与所述备用电源的输入端连接，所述整流柜的控制端与所述控制模块连接。


3.根据权利要求1所述的离网型微电网电解水制氢系统，其特征在于：所述备用电源包括第一逆变器、DC/DC转换器及燃料电池；
所述燃料电池的氢气入口与所述制氢模块的输出端连接，所述燃料电池的电源输出端与所述DC/DC转换器的输入端连接，所述DC/DC转换器的输出端与所述第一逆变器的输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿超杰，
申请(专利权)人：上海绿巨人爱爵能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31