[发明专利]一种综合利用海上能源发电与氢储能一体化系统及方法

权利要求书

1.一种综合利用海上能源发电与氢储能一体化系统，其特征在于，包括太阳能电池板、风能发电装置、海洋能发电装置、电能变换装置Ⅰ、电能变换装置Ⅱ、电能变换装置Ⅲ、显示控制台、汇流装置、电网系统、交流负载、直流负载、氢储能系统。所述的太阳能电池板与电能变换装置Ⅰ连接，所述的风能发电装置与电能变换装置Ⅱ连接，所述的海洋能发电装置与电能变换装置Ⅲ连接。所述的电能变换装置Ⅰ、电能变换装置Ⅱ、电能变换装置Ⅲ分别与显示控制台连接；所述的电能变换装置Ⅰ、电能变换装置Ⅱ、电能变换装置Ⅲ分别与汇流装置连接，所述的汇流装置分别与交流负载、氢储能系统连接，所述的电网系统连接交流负载，所述的氢储能系统经DC/AC变换器、DC/DC变换器分别于交流负载和直流负载连接。

2.根据权利要求1所述的一种综合利用海上能源发电与氢储能一体化系统，其特征在于，所述电能变换装置Ⅰ包括多个DC/DC变换器和一个逆变器。

3.根据权利要求1所述的一种综合利用海上能源发电与氢储能一体化系统，其特征在于，所述电能变换装置Ⅱ包括机侧变换器与网侧变换器，采用背靠背双PWM变换器结构。

4.根据权利要求1所述的一种综合利用海上能源发电与氢储能一体化系统，其特征在于，所述电能变换装置Ⅲ包括机侧变流器(标量控制器和矢量控制器)与网侧变流器(定向控制和直接功率控制)，采用背靠背全桥式变流器。

5.根据权利要求1所述的一种综合利用海上能源发电与氢储能一体化系统，其特征在于，所述显示控制台包括主控制器、远程监控、故障检测及保护动作。

6.根据权利要求1所述的一种综合利用海上能源发电与氢储能一体化系统，其特征在于，所述氢储能系统包括AC/DC变换器、质子交换膜水电解槽、氢罐、燃料电池、DC/DC变换器和DC/AC变换器，电解槽利用富余的电能电解水产生氢气存储在氢罐中，燃料电池使用氢罐里储存的氢气作为燃料产生电能。

7.根据权利要求6所述的一种综合利用海上能源发电与氢储能一体化系统，其特征在于，所述氢储能系统的电堆输出电压为

U_st＝N_cell×(E_Nemst-U_act-U_ohmic-U_con)

热力学电动势为

电解槽数学模型为

氢罐速数学模型为

8.一种综合利用海上能源发电与氢储能一体化系统的控制方法，其特征在于，

当负载用电功率接近发电功率时，系统工作在正常自发自用模式；当负载的用电功率小于发电功率时，系统通过光伏发电优先满足负载用电，并将剩余的电通过电解水的方式制氢储存起来；当负载的用电功率大于发电功率时，系统采用能源发电与燃料电池联合发电模式。

由海上太阳能、风能和海洋能提供，海上能源转化为电能，再电解水制备成氢气作为燃料电池的燃料，燃料电池燃烧释放电能给用户。