[发明专利]直流耦合离网制氢系统及其控制柜供电装置和控制方法

说明书

本发明提供的直流耦合离网制氢系统及其控制柜供电装置和控制方法，其控制柜供电装置通过单向变换器在新能源电源系统的输出功率满足制氢槽系统中控制柜的用电需求时，对新能源电源系统的输出电能进行变换，为控制柜供电；并在新能源电源系统的输出功率不满足控制柜的用电需求时，通过双向变换器以储能设备的电能向控制柜供电；消除了现有技术中对于电网的依赖，避免了现有技术从高压电网取电所需的架设电缆以及箱变设置，降低了系统成本。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种直流耦合离网制氢系统及其控制柜供电装置和控制方法。

背景技术

近些年，新能源发电，比如光伏发电和风力发电，获得了迅猛发展，但是由于其发电不稳定、能量密度低的缺点，常需要储能系统进行配合；氢气作为一种从制取到终端使用完全无污染的储能介质，适于配合新能源发电来弥补上述缺点。目前商业化的新能源发电制氢系统大都采用并网方案，但是其存在能源利用率低、系统成本高以及谐波成分大等缺点。

为解决交流制氢系统的种种缺点，现有技术中提出了直流耦合离网制氢系统的方案，无需连接电网，如图1所示，新能源电源通过DC/DC变换器或者AC/DC变换器与制氢槽系统相连接，为其制氢槽提供制氢所需能量，制氢槽产生氢气与氧气并存储在储氢/氧系统。这样能够提高能源利用率，并且控制简单。

但是，现有技术中的直流耦合离网制氢系统，其制氢槽系统中不仅仅只需要电解槽设备，还需要其他辅助设备，比如加水泵、循环泵等，还有各种槽温、槽压、氢/氧液位检测的传感器；这些用电设备都在控制柜里，也需要供电，其供电一般配置为三相交流380Vac输入。如果仍然采用传统并网制氢方式的供电方案，则如图2所示，此时不仅需要单独从高压电网取电，且还需要箱变实现电压转换；对于大型电站，需要远端从高压电网单独架设电缆取电，极大的增加了系统成本。

发明内容

本发明提供一种直流耦合离网制氢系统及其控制柜供电装置和控制方法，以解决现有技术中系统成本高的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

本发明一方面提供一种直流耦合离网制氢系统的控制柜供电装置，包括：单向变换器、双向变换器以及储能设备；其中：

所述单向变换器连接于所述直流耦合离网制氢系统的新能源电源系统和制氢槽系统中控制柜的供电端之间，用于在所述新能源电源系统的输出功率满足所述控制柜的用电需求时，对所述新能源电源系统的输出电能进行变换，为所述控制柜供电；

所述双向变换器的第一端与储能设备相连，所述双向变换器的第二端与所述新能源电源系统或者所述控制柜的供电端相连；所述双向变换器用于在所述储能设备的剩余电量不足时，以所述新能源电源系统的电能为所述储能设备充电；并在所述新能源电源系统的输出功率不满足所述控制柜的用电需求时，以所述储能设备的电能向所述控制柜供电。

优选的，所述单向变换器和/或所述双向变换器，还与所述直流耦合离网制氢系统中的通信单元相连，以在所述新能源电源系统的输出功率不满足所述控制柜的用电需求时，接收储能设备放电指令。

优选的，还包括分别与所述单向变换器和所述双向变换器相连的控制器，用于在所述新能源电源系统的输出功率不满足所述控制柜的用电需求时，接收储能设备放电指令，并根据所述储能设备放电指令，控制所述双向变换器，或者控制所述单向变换器和所述双向变换器，以所述储能设备的电能向所述控制柜供电。

优选的，所述单向变换器为DC/AC变换器、DC/DC变换器、AC/AC变换器以及AC/DC变换器中的任意一种；

所述双向变换器为双向DC/DC变换器或者双向DC/AC变换器。

优选的，所述双向变换器为隔离型或非隔离型的升压拓扑、降压拓扑或升降压拓扑。