一种供氢方法、供氢装置及供氢系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种供氢方法、供氢装置及供氢系统，控制器获取制氢装置的当前制氢流量、氢气缓冲罐内的当前氢气剩余量和当前氢气输出量，基于当前制氢流量与用氢装置的最小氢气流量需求值和最大氢气流量需求值的大小关系，以及当前氢气剩余量与氢气缓冲罐的最小有效储氢量和第一储氢量的大小关系，控制当前氢气输出量的大小。本发明专利技术通过增加氢气缓冲罐来对制氢装置输入的波动氢气流量进行储存，通过对氢气缓冲罐的储氢容量进行设计，同时，控制器基于制氢装置的当前制氢流量、氢气缓冲罐内的当前氢气剩余量和当前氢气输出量，控制氢气缓冲罐实时输出的氢气输出量，使得制氢装置在变功率运行工况下为用氢装置提供在预设时间段内持续的氢气输出。

【技术实现步骤摘要】
一种供氢方法、供氢装置及供氢系统
本专利技术涉及供氢
，更具体的说，涉及一种供氢方法、供氢装置及供氢系统。
技术介绍
现有的供氢系统中，当采用可再生能源与水电解制氢装置进行耦合制氢时，由于可再生能源的发电波动性，如图1(a)所示的光伏发电曲线和图1(b)所示的风电发电曲线，使得水电解制氢装置工作在变功率工况，因此导致从制氢装置产出的氢气流量也处于波动状态，如图2所示的产氢量变化曲线图，在一天当中，在光伏或风电不发电时段的氢气流量为0，此时，产氢量变化曲线为图2中示出的直线部分。然而，氢气流量的波动对于后端用氢装置而言，有时无法满足用氢装置的连续运行需求，特别是对于用氢装置为化工装置的情况。一般情况下，化工行业的用氢装置都在额定负荷状态下连续运行，用氢装置的操作弹性通常为用氢装置在额定负荷工况下的氢气流量需求值的20％～100％左右，当氢气无法满足用氢装置的连续运行需求时，用氢装置可能面临停车，而开停车对用氢装置的影响较大，并且，用氢装置在开停车阶段发生安全事故的风险也会增加。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术公开一种供氢方法、供氢装置及供氢系统，以实现制氢装置在变功率运行工况下为后端的用氢装置提供在预设时间段内持续的氢气输出，从而满足用氢装置的运行需求。一种供氢方法，应用于供氢系统中的控制器，所述控制器分别连接氢气缓冲罐以及所述氢气缓冲罐的氢气输入端和氢气输出端，所述氢气输入端连接制氢装置，所述氢气输出端连接用氢装置，所述氢气缓冲罐中存储的初始有效储氢量不低于第一储氢量，所述供氢方法包括：获取所述制氢装置的当前制氢流量、所述氢气缓冲罐内的当前氢气剩余量和当前氢气输出量；基于目标数据控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小；其中，所述目标数据包括：所述当前制氢流量与所述用氢装置的最小氢气流量需求值和最大氢气流量需求值的大小关系，以及所述当前氢气剩余量与预先确定的所述氢气缓冲罐的最小有效储氢量和所述第一储氢量的大小关系；所述最小有效储氢量基于所述第一储氢量确定，所述第一储氢量在所述用氢装置按照所述最小氢气流量需求值运行的情况下确定。可选的，所述基于目标数据控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小，具体包括：当所述当前制氢流量不大于所述最小氢气流量需求值，且所述当前氢气剩余量不大于所述第一储氢量时，控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小为所述最小氢气流量需求值。可选的，所述基于目标数据控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小，具体包括：当所述当前制氢流量不小于所述最大氢气流量需求值，且所述当前氢气剩余量不小于所述第一储氢量且不大于所述最小有效储氢量时，控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小为所述最大氢气流量需求值。可选的，所述基于目标数据控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小，具体包括：当所述当前制氢流量位于所述最小氢气流量需求值和所述最大氢气流量需求值之间时，以所述第一储氢量作为目标值，控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小为目标氢气流量，且所述当前氢气剩余量与所述第一储氢量之间的差值绝对值小于差值阈值；其中，所述目标氢气流量不小于所述最小氢气流量需求值且不大于所述最大氢气流量需求值。可选的，所述第一储氢量的获取过程包括：根据可再生能源发电装置的输出功率，以及所述制氢装置的制氢流量随可再生能源发电装置的输出功率变化的波动工况，确定所述制氢装置的实际累计制氢量不大于所述用氢装置连续运行所述最小氢气流量需求值时的最长时间间隔，记为第一最长时间间隔；根据所述制氢装置在所述第一最长时间间隔的实际累计制氢量与所述用氢装置的第一基准累计用氢量的差值绝对值的最大值，确定所述氢气缓冲罐的所述第一储氢量，其中，所述第一基准累计用氢量为：所述用氢装置按照所述最小氢气流量需求值连续运行所述第一最长时间间隔得到的。可选的，所述第一最长时间间隔T1满足如下公式：式中，Q为所述制氢装置的实时制氢量，q1为所述所述最小氢气流量需求值。可选的，所述第一储氢量V1满足如下公式：式中，Q为所述制氢装置的实时制氢量，q1为所述所述最小氢气流量需求值。可选的，所述最小有效储氢量的获取过程包括：获取所述第一储氢量；获取第二储氢量；将所述第一储氢量和所述第二储氢量求和，得到总储氢量；根据所述总储氢量确定所述最小有效储氢量，所述最小有效储氢量不小于所述总储氢量；其中，所述第二储氢量为根据所述制氢装置在第二最长时间间隔的实际累计制氢量与所述用氢装置的第二基准累计用氢量的差值绝对值的最大值确定的，所述第二基准累计用氢量为：所述用氢装置按照所述最大氢气流量需求值连续运行所述第二最长时间间隔得到的；所述第二最长时间间隔为：根据所述可再生能源发电装置的输出功率，以及所述制氢装置的制氢流量随所述可再生能源发电装置的输出功率变化的波动工况，确定所述制氢装置的实际累计制氢量不小于所述用氢装置连续运行所述最大氢气流量需求值时的最长时间间隔。可选的，所述第二最长时间间隔T2满足如下公式：式中，Q为所述制氢装置的实时制氢量，q2为所述所述最大氢气流量需求值。10、根据权利要求8所述的供氢方法，其特征在于，所述第二储氢量V2满足如下公式：式中，Q为所述制氢装置的实时制氢量，q2为所述所述最大氢气流量需求值。可选的，所述最小氢气流量需求值和所述最大氢气流量需求值均基于所述用氢装置在额定负荷工况下的目标氢气流量需求值确定，所述目标氢气流量需求值小于所述制氢装置的最大制氢流量。一种供氢装置，应用于供氢系统中的控制器，所述控制器分别连接氢气缓冲罐以及所述氢气缓冲罐的氢气输入端和氢气输出端，所述氢气输入端连接制氢装置，所述氢气输出端连接用氢装置，所述氢气缓冲罐中存储的初始有效储氢量不低于第一储氢量，所述供氢装置包括：获取单元，用于获取所述制氢装置的当前制氢流量、所述氢气缓冲罐内的当前氢气剩余量和当前氢气输出量；控制单元，用于基于目标数据控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小；其中，所述目标数据包括：所述当前制氢流量与所述用氢装置的最小氢气流量需求值和最大氢气流量需求值的大小关系，以及所述当前氢气剩余量与预先确定的所述氢气缓冲罐的最小有效储氢量和所述第一储氢量的大小关系；所述最小有效储氢量基于所述第一储氢量确定，所述第一储氢量在所述用氢装置按照所述最小氢气流量需求值运行的情况下确定。一种供氢系统，包括：可再生能源发电装置、功率变换装置、制氢装置、氢气缓冲罐以及控制器，所述控制器包括权利要求12所述的供氢装置；所述可再生能源发电装置用于产生电力；所述功率变换装置分别与所述可再生能源发电装置的输出端和所述制氢装置的供电端连接，用于将所述可再生能源发电装置产生的电力转换为所述制氢装置所需的电力，并将转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种供氢方法，其特征在于，应用于供氢系统中的控制器，所述控制器分别连接氢气缓冲罐以及所述氢气缓冲罐的氢气输入端和氢气输出端，所述氢气输入端连接制氢装置，所述氢气输出端连接用氢装置，所述氢气缓冲罐中存储的初始有效储氢量不低于第一储氢量，所述供氢方法包括：/n获取所述制氢装置的当前制氢流量、所述氢气缓冲罐内的当前氢气剩余量和当前氢气输出量；/n基于目标数据控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小；/n其中，所述目标数据包括：所述当前制氢流量与所述用氢装置的最小氢气流量需求值和最大氢气流量需求值的大小关系，以及所述当前氢气剩余量与预先确定的所述氢气缓冲罐的最小有效储氢量和所述第一储氢量的大小关系；/n所述最小有效储氢量基于所述第一储氢量确定，所述第一储氢量在所述用氢装置按照所述最小氢气流量需求值运行的情况下确定。/n

【技术特征摘要】
1.一种供氢方法，其特征在于，应用于供氢系统中的控制器，所述控制器分别连接氢气缓冲罐以及所述氢气缓冲罐的氢气输入端和氢气输出端，所述氢气输入端连接制氢装置，所述氢气输出端连接用氢装置，所述氢气缓冲罐中存储的初始有效储氢量不低于第一储氢量，所述供氢方法包括：
获取所述制氢装置的当前制氢流量、所述氢气缓冲罐内的当前氢气剩余量和当前氢气输出量；
基于目标数据控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小；
其中，所述目标数据包括：所述当前制氢流量与所述用氢装置的最小氢气流量需求值和最大氢气流量需求值的大小关系，以及所述当前氢气剩余量与预先确定的所述氢气缓冲罐的最小有效储氢量和所述第一储氢量的大小关系；
所述最小有效储氢量基于所述第一储氢量确定，所述第一储氢量在所述用氢装置按照所述最小氢气流量需求值运行的情况下确定。


2.根据权利要求1所述的供氢方法，其特征在于，所述基于目标数据控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小，具体包括：
当所述当前制氢流量不大于所述最小氢气流量需求值，且所述当前氢气剩余量不大于所述第一储氢量时，控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小为所述最小氢气流量需求值。


3.根据权利要求1所述的供氢方法，其特征在于，所述基于目标数据控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小，具体包括：
当所述当前制氢流量不小于所述最大氢气流量需求值，且所述当前氢气剩余量不小于所述第一储氢量且不大于所述最小有效储氢量时，控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小为所述最大氢气流量需求值。


4.根据权利要求1所述的供氢方法，其特征在于，所述基于目标数据控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小，具体包括：
当所述当前制氢流量位于所述最小氢气流量需求值和所述最大氢气流量需求值之间时，以所述第一储氢量作为目标值，控制所述氢气输出端输出的所述当前氢气输出量的大小为目标氢气流量，且所述当前氢气剩余量与所述第一储氢量之间的差值绝对值小于差值阈值；
其中，所述目标氢气流量不小于所述最小氢气流量需求值且不大于所述最大氢气流量需求值。


5.根据权利要求1所述的供氢方法，其特征在于，所述第一储氢量的获取过程包括：
根据可再生能源发电装置的输出功率，以及所述制氢装置的制氢流量随可再生能源发电装置的输出功率变化的波动工况，确定所述制氢装置的实际累计制氢量不大于所述用氢装置连续运行所述最小氢气流量需求值时的最长时间间隔，记为第一最长时间间隔；
根据所述制氢装置在所述第一最长时间间隔的实际累计制氢量与所述用氢装置的第一基准累计用氢量的差值绝对值的最大值，确定所述氢气缓冲罐的所述第一储氢量，其中，所述第一基准累计用氢量为：所述用氢装置按照所述最小氢气流量需求值连续运行所述第一最长时间间隔得到的。


6.根据权利要求5所述的供氢方法，其特征在于，所述第一最长时间间隔T1满足如下公式：



式中，Q为所述制氢装置的实时制氢量，q1为所述所述最小氢气流量需求值。


7.根据权利要求5所述的供氢方法，其特征在于，所述第一储氢量V1满足如下公式：



式中，Q为所述制氢装置的实时制氢量，q1为所述所述最小氢气流量需求值。


8.根据权利要求5所述的供氢方法，其特征在于，所述最小有效储氢量的获取过程包括：
获取所述第一储氢量；
获取第二储氢量；
将所述第一储氢量和所述第二储氢量求和，得到总储氢量；
根据所述总储氢量确定所述最小有效储氢量，所述最小有效储氢量不小于所述总储氢量；
其中，所述第二储氢量为根据所述制氢装置在第二最长时间间隔的实际累计制氢量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新建，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34