[发明专利]太阳能光伏-氢储能发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能能源系统，特别是一种太阳能光伏-氢储能发电系统。

背景技术

随着社会发展和人民生活水平、环保意识的提高，寻找环保、可再生能源迫在眉睫。太阳能作为一种洁净、可再生且资源丰富的能源，有着矿物能源不可比拟的优越性，因而太阳能的开发利用受到了越来越多研究机构的关注。

目前太阳能光伏发电储能方式大多采用了蓄电池蓄能，虽然蓄电池储能可实现负载全天候连续运行的要求，但是蓄电池储能本身具有不可忽视的缺陷，其储能时间短、易漏电、使用寿命短，报废后其内的硫酸化物污染环境等。寻找新型更友好的储能方式解决蓄电池的缺陷是突破口之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能光伏-氢储能发电系统，主要解决现有太阳能蓄电池储能密度低、储能时间短和蓄电池使用寿命短、易漏电、故障率较高、报废后污染环境等技术问题，本发明中的储能装置与常规用蓄电池作为储能设备的太阳能光伏储能系统相比具有储能时间长、储能效率高、运行维护工作量少、省去防反充二极管等优势；本发明中太阳能光伏电池与电解槽的连接方式为直接耦合连接，这种连接方式与间接连接方式相比省去了最大功率控制器、蓄电池、DC/DC转换器。因而避免了上述三种器件所带来的转换能量损失，以及所增加的线路阻抗，使系统更为简单、经济、高效。

为实现上述目的，本发明是这样实现的。

一种太阳能光伏-氢储能发电系统，其特征在于：它包括系统动力源太阳能光伏电池、功率控制分配器、直流负载和由电解槽、储氢罐、燃料电池组成的储能再发电装置；其中：太阳能光伏电池的输出端通过导线与功率分配器的输入端电连接，功率分配器的I输出端口通过导线与直流负载的输入端电连接，II输出端口通过导线与电解槽的输入端电连接；太阳能光伏电池与电解槽的容量根据直接耦合连接的匹配原则进行合理匹配，采用由4片光伏电池并联而成的光伏电池组与电解槽直接耦合连接；在氢储能再发电装置中，电解槽产氢出口通过管路与储氢罐入口连接，储氢罐出口通过管路与燃料电池入口连接，燃料电池的输出端通过导线与直流负载的输入端电连接。

所述的太阳能光伏-氢储能发电系统，其特征在于：所述的太阳能光伏电池与电解槽的连接方式为直接耦合连接方式。

所述的太阳能光伏-氢储能发电系统，其特征在于：所述的太阳能光伏电池与电解槽的直接耦合连接方式为通过设计匹配由4片光伏电池并联而成的光伏电池组来满足电解槽工作电压、电流要求的一种连接方式。

所述的太阳能光伏-氢储能发电系统，其特征在于：所述的太阳能光伏电池为晶体硅电池或非晶体硅电池。

所述的太阳能光伏-氢储能发电系统，其特征在于：所述的电解槽为碱性电解槽、固体氧化物电解槽或质子交换膜电解槽。

所述的太阳能光伏-氢储能发电系统，其特征在于：所述的储氢罐为金属合金储氢罐或纳米碳管储氢罐。

所述的太阳能光伏-氢储能发电系统，其特征在于：所述的燃料电池为碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池或质子交换膜燃料电池。

所述的太阳能光伏-氢储能发电系统，其特征在于：所述的直流负载为使用直流电工作的用电器（比如：直流压缩机冰箱、LED灯等）。

本发明以制取氢气储能替代蓄电池储能，主要有以下优越性：第一，无论是金属合金储氢还是纳米碳管储氢，其能量密度均远高于蓄电池；第二，氢的储存基本没有时间限制，而蓄电池如长时间蓄电，必须考虑硫酸化和自放电问题；第三，金属储氢罐及纳米碳管储氢罐的维护工作量极少，维护周期以若干年计，而蓄电池的维护工作量大，使用寿命不长。本发明系统基于环境友好和利用可再生能源的两大理念，冲破了依赖以破坏环境、向自然界大量索取不可再生能源发展模式的束缚，因而可在拥有丰富太阳能资源的偏远地区、岛屿等市电无法到达的地方推广使用。

本发明与传统太阳能光伏蓄电池储能系统比较优势表现在：

（1）氢气储能。氢能是一种高密度、环境友好型能源，燃烧产物水对环境没有污染，且储氢罐使用寿命长、故障率低、从而使得系统运行维护工作量少。

（2）本发明系统省去光伏电池与功率分配器间的防反充二极管，系统中是以氢能的形式将富余的电能储存起来，其区别于蓄电池的储能方式，不会对光伏电池倒充电，进而不会影响光伏电池性能。

附图说明

图1是本发明系统的结构示意图。

图中：1为太阳能光伏电池，2为功率分配器，3为电解槽，4为储氢罐，5为燃料电池，6为直流负载。

具体实施方式