一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法，属于电解制氢技术领域。利用沙漠光伏进行电解制氢的方法包括以下步骤：S1、在沙漠的光伏地建造制氢工厂，利用沙漠的光伏在制氢工厂直接进行电解制氢；根据沙漠中的太阳光辐照度，计算光伏电池方阵发电功率，并计算氢气生产流量；S2、在沙漠中建设氢气输送管道，根据氢气最大生产流量，确定输氢管道的直径；S3、将制氢工厂生产的氢气通过氢气输送管道输送到沙漠外的火电厂，利用氢能进行发电。本发明专利技术采用上述利用沙漠光伏进行电解制氢的方法，提高了沙漠光伏的利用率，降低输送成本，减少了环境污染。了环境污染。了环境污染。

【技术实现步骤摘要】
一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法


[0001]本专利技术属于电解制氢
，尤其是涉及一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法。

技术介绍

[0002]能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。近年来，随着化石能源消费的不断增长及碳排放居高不下，温室效应及全球气候变化日益加剧。沙漠光伏拥有着丰富的太阳能资源、土地成本低廉、不消耗沙漠地区短缺的水资源，可改善生态环境，拥有巨大的开发潜力。由于光伏出力存在随机性、间歇性及无规律性特点，且沙漠光伏存在建设、运维、输送成本高的问题，制约了沙漠光伏的发展。
[0003]氢作为清洁的能源，具有能量密度高、容量大、寿命长、便于储存和传输等特点，成为新能源大规模开发储存、利用的优选方案之一，光伏发电与氢能的结合将为实现碳中和提供可行方案。通过利用沙漠光伏发电制氢储能，可以将氢作为清洁和高能的燃料融入现有的燃气供应网络，实现电力到燃气的互补转化，为电网提供电能或调峰服务，有效减少化石燃料使用，提高新能源发电的利用率，缓解环境污染问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法，提高了沙漠光伏的利用率，降低输送成本，减少了环境污染。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法，包括以下步骤：
[0006]S1、在沙漠的光伏地建造制氢工厂，利用沙漠的光伏在制氢工厂直接进行电解制氢；根据沙漠中的太阳光辐照度，计算光伏电池方阵发电功率，并计算氢气生产流量；
[0007]S2、在沙漠中建设氢气输送管道，根据氢气最大生产流量，确定输氢管道的直径；
[0008]S3、将制氢工厂生产的氢气通过氢气输送管道输送到沙漠外的火电厂，利用氢能进行发电。
[0009]优选的，所述步骤S1中，光伏电池方阵t时刻的发电功率的计算公式：
[0010][0011][0012][0013]P
PV
为t时刻的光伏电池方阵的发电功率(kW)；
[0014]r为太阳辐射能量(kW/m2)；
[0015]A
PV
为光伏电池方阵总受光面积(m2)；
[0016]η
PV
为光伏电池方阵光电转换效率(％)；
[0017]A
m
为第m个太阳能电池组件受光面积(m2)；
[0018]M为太阳能方阵电池组件数(件)；
[0019]η
m
为第m个太阳能电池组件光电转换效率(％)。
[0020]优选的，所述步骤S1中，t时刻氢气生产流量为：
[0021][0022]为t时刻氢气生产流量(Nm3/h)；
[0023]η
H2
为制氢效率(％)；
[0024]ρ
H2
为电功率与氢流量的转化系数(Nm3/kW)。
[0025]优选的，所述步骤S1中，根据t时刻氢气生产流量，计算一天中最大氢气生产流量：
[0026][0027]V
H2max
为一天中最大的氢气生产流量(Nm3/h)。
[0028]优选的，所述步骤S2中，输氢管道的直径为：
[0029][0030]D为输氢管道直径(m)；
[0031]T
H2
为输氢管道内氢气温度(K)；
[0032]w
H2
为输氢管道内氢气流速(m/s)；
[0033]p
H2
为输氢管道内氢气压力(MPa)。
[0034]优选的，所述步骤S2中，对输氢管道的泄露进行测试，输氢管道的泄漏率为：
[0035][0036]A为氢气管道的泄漏率(％)；
[0037]T1为管道测试起始温度(℃)；
[0038]T2为管道测试结束温度(℃)；
[0039]P1为管道测试起始绝对压力(MPa)；
[0040]P2为管道测试结束绝对压力(MPa)。
[0041]优选的，所述步骤S2中，计算输氢管道的成本：
[0042]C＝C
GC
+C
JS
+C
YW
[0043]C为氢气管道输送系统总成本(万元)；
[0044]C
GC
为管材费用(万元)；
[0045]C
JS
为建设费用(万元)；
[0046]C
YW
为运维费用(万元)。
[0047]优选的，所述步骤S3中，根据燃气机组出力，计算燃气机组t时刻发电所需要的氢气量，t时刻燃气机组出力为：
[0048][0049]为t时刻燃气机组出力(kW)；
[0050]为t时刻负荷需求功率(kW)；
[0051]为t时刻常规电源发电功率(kW)；
[0052]燃气机组t时刻发电所需要的氢气量为：
[0053][0054]为t时刻燃气机组消耗的氢气量(Nm3/h)；
[0055]ΔT为时间间隔(h)；
[0056]η
RQ
为燃气机组的发电效率(％)；
[0057]C
L
为氢气燃烧热值(kWh/m3)。
[0058]优选的，所述步骤S3中，输氢管道输送的氢气过多时存储至储氢罐中，输送的氢气不足时，利用储气罐中的氢气进行补充，t时刻储氢罐的氢气存储量为：
[0059][0060]为t时刻与t
‑
1时刻储氢罐中氢气存储量(Nm3/h)。
[0061]本专利技术所述的一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法，通过在沙漠建立制氢厂，利用光伏发电生产氢气，实现了沙漠光伏发电的就地消纳。通过输气管道将氢气运至火电厂，不仅能够减少化石燃料使用，有利于能源的清洁转型，同时缓解环境污染，具有较高的实际应用价值。
[0062]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0063]图1为本专利技术一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法的网络结构示意图。
具体实施方式
[0064]以下通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0065]实施例
[0066]一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法，包括以下步骤：
[0067]S1、在沙漠的光伏地建造制氢工厂，利用沙漠的光伏在制氢工厂直接进行电解制氢；根据沙漠中的太阳光辐照度，计算光伏电池方阵发电功率，并计算氢气生产流量。
[0068]光伏电池方阵t时刻的发电功率的计算公式：
[0069][0070][0071][0072]P
PV
为t时刻的光伏电池方阵的发电功率(kW)；
[0073]r为太阳辐射能量(kW/m2)；
[0074]A
PV
为光伏电池方阵总受光面积(m2)；
[0075]η
PV
为光伏电池方阵光电转换效率(％)；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在沙漠的光伏地建造制氢工厂，利用沙漠的光伏在制氢工厂直接进行电解制氢；根据沙漠中的太阳光辐照度，计算光伏电池方阵发电功率，并计算氢气生产流量；S2、在沙漠中建设氢气输送管道，根据氢气最大生产流量，确定输氢管道的直径；S3、将制氢工厂生产的氢气通过氢气输送管道输送到沙漠外的火电厂，利用氢能进行发电。2.根据权利要求1所述的一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法，其特征在于：所述步骤S1中，光伏电池方阵t时刻的发电功率的计算公式：的计算公式：的计算公式：P
PV
为t时刻的光伏电池方阵的发电功率(kW)；r为太阳辐射能量(kW/m2)；A
PV
为光伏电池方阵总受光面积(m2)；η
PV
为光伏电池方阵光电转换效率(％)；A
m
为第m个太阳能电池组件受光面积(m2)；M为太阳能方阵电池组件数(件)；η
m
为第m个太阳能电池组件光电转换效率(％)。3.根据权利要求2所述的一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法，其特征在于：所述步骤S1中，t时刻氢气生产流量为：为：为t时刻氢气生产流量(Nm3/h)；η
H2
为制氢效率(％)；ρ
H2
为电功率与氢流量的转化系数(Nm3/kW)。4.根据权利要求3所述的一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法，其特征在于：所述步骤S1中，根据t时刻氢气生产流量，计算一天中最大氢气生产流量：V
H2max
为一天中最大的氢气生产流量(Nm3/h)。5.根据权利要求4所述的一种利用沙漠光伏进行电解制氢的方法，其特征在于：所述步骤S2中，输氢管道的直径为：D为输氢管道直径(m)；
T
H2
为输氢管道内氢气温度(K)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：楚帅，葛维春，张诗钽，董辉，刘闯，许韦华，葛俊雄，王若为，朱佳宁，崔岱，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：