[发明专利]一种直流耦合光伏离网制氢系统及其控制方法

说明书

本发明提供的直流耦合光伏离网制氢系统及其控制方法中，其直流耦合光伏离网制氢系统包括至少一个制氢槽系统、至少一个智能通信单元和至少一路功率优化组串；并且，其制氢槽系统中的电解设备供电端，通过相应功率优化组串中的N个组件级功率变换器，分别接收多个光伏组件的输出电能；即便其中一个组件级功率变换器出现故障，还能通过其他N‑1个组件级功率变换器接收相应光伏组件的输出电能，避免了因单个DC/DC变换器出现故障而导致整个制氢系统关闭的问题，增加了配电的可靠性，增强了系统的冗余性能。并且，通过其功率优化组串中的各个组件级功率变换器分别进行MPPT控制，还能够进行最大化制氢，保证光伏的最大化利用。

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光伏离网制氢系统及其控制方法。

背景技术

近些年，光伏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，适于配合光伏发电来弥补上述缺点。目前商业化的光伏发电制氢系统大都采用并网方案，其光伏发电的电能需要经过DC/AC/DC的三级转换，光伏能量利用率低，系统设备多、成本高；其制氢系统需要通过整流器接入电网，从网侧获取能量，因此需要建设高压配电系统和相应的谐波治理装置，增加成本和复杂度，并且在偏远地区可能无法使用。

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的光伏离网制氢系统，无需连接电网，并且功率变换级数少；如图1所示，光伏板与制氢槽通过DC/DC变换器相连接，这样光伏板的能量利用率高，并且控制简单；但是，现有技术中的直流耦合光伏离网制氢系统，其DC/DC变换器出现故障时，会造成整个制氢系统关闭，造成严重的效益损失。

发明内容

本发明提供一种直流耦合光伏离网制氢系统及其控制方法，以解决现有技术中DC/DC变换器出现故障会造成整个制氢系统关闭的问题。

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光伏离网制氢系统，包括：至少一个制氢槽系统、至少一个智能通信单元和至少一路功率优化组串；其中：

所述功率优化组串包括：多个光伏组件和N个组件级功率变换器；N为大于1的正整数，且N的取值满足所述功率优化组串电压的配置要求；

所述功率优化组串中，各个组件级功率变换器的输入端分别与对应的至少一个光伏组件相连；各个组件级功率变换器的输出端依次串联，串联的两端作为所述功率优化组串的输出端、与一个制氢槽系统的电解设备供电端相连；

所述制氢槽系统通过一个所述智能通信单元分别与对应所述功率优化组串中的各个组件级功率变换器相连。

优选的，所述功率优化组串中的各个组件级功率变换器均为DC/DC变换器，且分别进行最大功率点跟踪MPPT控制。

优选的，所述制氢槽系统的电解设备供电端分别与多个功率优化组串的输出端相连。

优选的，所述制氢槽系统的电解设备供电端，还与至少一个光伏支路的输出端相连；

所述光伏支路包括：DC/DC变换器和光伏组串；

所述DC/DC变换器的输入端与所述光伏组串相连；

所述DC/DC变换器的输出端作为所述光伏支路的输出端；

所述DC/DC变换器的通信端还与相应制氢槽系统所连接的智能通信单元相连。

优选的，所述光伏支路还包括：

另外至少一个光伏组串；以及，

设置于全部光伏组串和所述DC/DC变换器的输入端之间的汇流箱；其中，所述汇流箱的各个输入端分别与对应的光伏组串相连，所述汇流箱的输出端与所述DC/DC变换器的输入端相连。