一种利用废弃矿山的光伏制-储-用氢系统及其施工方法技术方案

本发明专利技术提供了一种利用废弃矿山的光伏制

【技术实现步骤摘要】
一种利用废弃矿山的光伏制
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储
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用氢系统及其施工方法


[0001]本专利技术涉及新能源
，具体来说涉及一种利用废弃矿山的光伏制
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储
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用氢系统及其施工方法。

技术介绍

[0002]传统的矿山生态修复标准较低，往往是简单的削坡、平整，没有充分挖掘矿山的生态、经济、社会价值，难以形成长效机制。为此，探索废弃矿山+能源光伏模式，将废弃矿山变为绿色光伏发电站，促进我国能源绿色低碳转型发展。
[0003]但光伏发电存在资源的周期性和安全稳定性等问题，会妨碍电网的正常调度，对电网的安全性和稳定性构成了威胁，光伏发电直接并网存在困难。而利用光伏发电进行电解水制氢，不仅能够实现“零碳排放”，获得真正洁净的“绿氢”，还能够将间歇、不稳定的可再生能源转化储存为化学能，构成电氢综合能源系统，促进新能源电力的消化。
[0004]目前氢气储能主要以地面罐装储藏为主，其运输储存及安全运维存在较大的局限性。鉴于此，为了更好地促进氢能产业的发展，可通过地下分布式储氢井进行地下储氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃矿山的光伏制
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用氢系统，其特征在于：所述光伏制
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储
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用氢系统包括光伏发电模块、能量控制模块、制氢模块、运氢模块、储氢模块和加氢模块，所述光伏发电模块、能量控制模块和制氢模块通过母线(5)串联运行，所述制氢模块、储氢模块和加氢模块通过输氢管道(8)进行连接；所述光伏发电模块由多块光伏板(2)串联而成，并通过光伏支架(3)安装在修复后废弃矿山(1)上；所述能量控制模块包括光伏控制器(4)和蓄电池(6)，所述光伏控制器(4)的输入端与光伏发电模块的输出端信号连接，所述蓄电池(6)的输入端与光伏控制器(4)的输出端连接；所述制氢模块由多个电解槽(7)串联而成，所述制氢模块的电解槽(7)电源端与蓄电池(6)输出端相连，且制氢模块的氢气输出端通过输氢管道(8)与第一氢气压缩机(9)输送至储氢模块，或通过氢气长管拖车(17)输送至储氢模块附近，并通过卸气柱(18)和第一氢气压缩机(9)输送至储氢模块；所述储氢模块包括多组地下分布式储氢井(10)，所述加氢模块包括第二氢气压缩机(19)和加氢机(14)组成，地下分布式储氢井(10)的输出端通过输氢管道(8)与第二空气压缩机(19)连接，并通过第二氢气压缩机(19)输送至加氢机(14)。2.根据权利要求1所述的一种利用废弃矿山的光伏制
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储
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用氢系统，其特征在于：所述废弃矿山(1)可为废弃煤矿或锡矿的露天矿山，其通过削坡、顶部整平的修复治理方法，满足光伏场地所需的地形起伏角度，修复治理后的废弃矿山(2)的坡面坡度控制在25～35
°
，地形起伏控制在20
°
以内；所述光伏板(2)为倾斜设置，所述光伏支架(3)安装在光伏板(2)的一侧端面。3.根据权利要求1或2所述的一种利用废弃矿山的光伏制
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用氢系统，其特征在于：所述光伏控制器(4)用于将光伏板(2)的功率输出控制在最大功率点附近；所述蓄电池(6)用于平抑光伏功率波动，将功率波动20％～100％的光伏板(2)发电功率控制到40％～100％的电解槽工作范围内。4.根据权利要求1或2所述的一种利用废弃矿山的光伏制
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用氢系统，其特征在于：所述地下分布式储氢井(10)的外径为200～700mm，井深为80～200m，工作压力为45～70MPa。5.根据权利要求1或2所述的一种利用废弃矿山的光伏制
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用氢系统，其特征在于：多组地下分布式储氢井之间通过输氢管道(8)并联连通，每组地下分布式储氢井包括高压储氢井(11)、中压储氢井(12)和低压储氢井(13)，同一组的高压储氢井(11)、中压储氢井(12)和低压储氢井(13)通过输氢管道(8)连通，并在每个储氢井(11)的出口管道设有控制阀(16)；在进行加氢过程中，先由低压储氢井(13)对氢能源车(15)充气，当低压储氢井(13)的压力下降到与氢能源车(15)的车载气瓶压力相等时，隔离低压储氢井(13)并切换到中压储氢井(12)，此时利用中压储氢井(12)对氢能源车(15)的车载气瓶进行加氢进行充气，当中压储氢井(12)压力下降到与氢能源车(15)的车载气瓶压力相等时，隔离中压储氢井(12)并切换到高压储氢井(11)，此时利用高压储氢井(11)对氢能源车(15)进行充气，直至高压储氢井(11)的压力下降到与氢能源车(15)的车载气瓶压力相等时，停止从地下分布式储氢井(10)中取气。6.根据权利要求5所述的一种利用废弃矿山的光伏制
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用氢系统，其特征在于：所述高压储氢井(11)、中压储氢井(12)和低压储氢井(13)的最佳容积比为2:3:4，其储氢井取气率为45.57％。
7.一种权利要求1至6中任意一项所述的利用废弃矿山的光伏制
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用氢系统的施工方法，其特征在于：具体施工步骤如下：S1.废弃矿山修复；对废弃矿山较为陡峭的外边坡进行坡面分级处理，降低坡度，减小坡长，坡面坡度控制在25～35
°
，坡道中间设置分级马道，保证坡体稳定；同时对废弃矿山顶部进行场地平整，高差起伏较大的区域要通过削高垫低的方式实现平缓过渡，地形起伏控制在20
°
以内，整形后顶部平台相对平整；S2.光伏板布置；废弃矿山治理修复后，通过光伏支撑架在矿山表面布置光伏板，光伏板倾斜设置，矿山顶部及边坡光伏板间距以矿山所在地冬至日上午9时和下午15时光伏阵列前后互不遮挡为原则；S3.设置蓄电池；串联多个蓄电池形成蓄电池组将光伏发电模块产生的电能先储存在蓄电池中，经过蓄电池缓冲后输出平稳的电压电流，通过母线将电流输送至制氢模块进行氢气制备；S4.设置制氢模块；制氢模块包括多个电解槽，将多个电解槽串联起来用于制氢，电解槽的数量按照以下公式计算：槽的数量按照以下公式计算：槽的数量按照以下公式计算：式中，
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制氢速率；η
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电解槽电流效率；N
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电解槽数量；S
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化学反应的接触面积；Z
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离子价电子数；Q
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储用氢所需要的容量；F
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法拉第常数，为96485C/mol；I
cell
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直流电流；K
f
、K
f0
—电流效率相关参数；h
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制氢时间；S5.氢气运输；根据废弃矿山场区所在地与加氢站距离远近选择氢气运输方式，距离较近时可选择输氢管道进行氢气运输，距离较远时可选择氢气长管拖车进行氢气运输，接着氢气通过压缩机进行压缩，升压后的氢气储存至氢气储存模块内；S6.地下分...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光煜，丁洪元，谢亮，潘中祺，陈斌，李春磊，刘绍卿，谢佳海，
申请(专利权)人：中冶武勘工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：