[发明专利]一种分布式直流耦合制氢系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种分布式直流耦合制氢系统及其控制方法，该分布式直流耦合制氢系统的能量变换系统中，变换单元的输入端与新能源发电系统的输出端相连，该变换单元的第一输出端与制氢槽系统的输入端相连，第二输出端与电网或储能系统相连；以使该分布式直流耦合制氢系统的各个变换单元能够通过自身的第一输出端向制氢槽系统提供制氢电能，和/或，通过自身的第二输出端向电网或储能系统提供发电电能，进而即便是在新能源发电系统的功率与制氢槽系统的功率不匹配的情况下，本申请也能够充分利用新能源发电系统的功率，避免能量浪费，提高新能源能量利用率。

技术领域

本发明属于制氢技术领域，更具体的说，尤其涉及一种分布式直流耦合制氢系统及其控制方法。

背景技术

随着环境问题的不断突出，新能源步入人们的视野，太阳能发电与风力发电技术不断发展。由于太阳能发电与风力发电存在不稳定性、能量密度低的缺点，导致产生的电能与电网需求的电能不匹配，以及传统的化学储能技术具有容量小、寿命短等缺点，很多地区不得不弃光、弃风、限电，造成了严重的资源浪费。氢气作为一种从制取到终端使用完全无污染的储能介质，可以和光伏发电与风力发电配合，弥补太阳能发电与风力发电的缺点。

目前，现有技术中提供直流耦合的制氢方案，该方案能量转换级数少、系统效率高、结构简单。如图1所示，光伏系统PV的输出端与碱液制氢槽系统的输入端之间设置有DC/DC变换器，光伏系统PV不连接电网，功率变换级数少，光伏能量利用率高、控制简单和系统成本低；但是该方案中光伏系统PV与碱液制氢槽系统的功率需相匹配，光伏系统PV出力过多，比如中午时，仍然可能会出现弃光、限电的情况，造成光伏能量利用率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种分布式直流耦合制氢系统及其控制方法，用于具备多种的工作模式，以使在新能源能量与制氢能量需求处于何种关系均能够充分利用新能源发电系统的功率，避免能量浪费，提高新能源能量利用率。

本发明第一方面公开了一种分布式直流耦合制氢系统，包括：制氢槽系统、通信主机和至少一个能量变换系统；所述能量变换系统包括：新能源发电系统和变换单元；其中：

在所述能量变换系统中，所述变换单元的输入端与所述新能源发电系统的输出端相连，所述变换单元的第一输出端与所述制氢槽系统的输入端相连，所述变换单元的第二输出端与电网或储能系统相连；

所述通信主机用于实现各个所述变换单元与外部之间的通信。

可选的，所述变换单元包括：第一变换器、第二变换器、单元控制器和变换装置；其中：

所述第一变换器的一端与所述第二变换器的一端相连，连接点作为所述变换单元的输入端；

所述第一变换器的另一端作为所述变换单元的第一输出端、与所述制氢槽系统的输入端相连；

所述第二变换器的另一端与所述变换装置的一端相连；

所述变换装置的另一端作为所述变换单元的第二输出端、与所述电网或所述储能系统相连；

所述单元控制器用于与所述通信主机进行通信，并控制所述第一变换器和所述第二变换器的工作状态。

可选的，若所述新能源发电系统为光伏发电系统，则所述第一变换器为DC/DC变换器，所述第二变换器为DC/AC变换器；

若所述新能源发电系统为风力发电系统，则所述第一变换器为AC/DC变换器，所述第二变换器为AC/AC变换器。

可选的，所述第二变换器为单向变换器或双向变换器；

若所述第二变换器为所述双向变换器，则所述变换单元还包括：设置于正极线路和/或负极线路上的可控开关。

可选的，所述可控开关为断路器或接触器。