[发明专利]一种水上光伏电化工制氢储氢岛及控制方法

说明书

本发明提出一种水上光伏电化工制氢储氢岛及控制方法，依托大型水体水深压力、恒温、开阔水域、无遮挡的光伏资源，将水上光伏、制氢、水下储能发电沉箱储能发电相互融合，充分挖掘所属特性和优势，特性、功能相互利用，部件复用，摆脱陆地制氢存在的问题。所述控制方法考虑光伏发电特性，充分利用水下储能发电沉箱的水泵/水轮机一体机调控变频水泵流量变化和水轮机发电输出功率变化，适配光伏方阵的最大功率输出，实现高效率电解水制氢。

技术领域

本发明涉及一种属于新能源发电领域，具体涉及一种水上光伏电化工制氢储氢岛及控制方法。

背景技术

可再生能源属于目前最重要的可利用能源之一，也是加快提高制氢转化效率和单台装置制氢规模的重要因素。目前的制氢产业中，陆地制氢被广泛采用，但陆地制氢存在如下的问题：电力资源：由于制氢是用电大户占据电网之源；考虑安全需要相对较大的土地面积；储氢的承压容器安全可靠，需要一定的空间；洪水、泥石流、火灾、急剧变化的气候等自然灾害；人员进出难以避免。因此，急需开发一种避免占用大量陆地、电网、人力资源的制氢系统和方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种水上光伏电化工制氢储氢岛及控制方法，依托大型水体水深压力、恒温、水域开阔、无遮挡光照和水源，将水上光伏、制氢、水下储能发电沉箱储能发电相互融合，充分挖掘所属特性和优势，特性、功能相互利用，部件复用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水上光伏电化工制氢储氢岛，包括光伏阵列、储气浮筒、光伏支架浮筒、电解水制氢舱、水下储能发电沉箱；

所述光伏阵列由若干个光伏组串组成，每个光伏组串为长方形结构，光伏支架浮筒安装在光伏组串四个角，储气浮筒均匀分布安放在光伏方阵边缘的其中一组光伏组串上，漂浮在水面上对光伏组串支撑；

所述水下储能发电沉箱锚定于水体底部，电解水制氢舱固定安装在水下储能发电沉箱顶部，并置于水体中；

所述的光伏阵列在储气浮筒、光伏支架浮筒的支撑下漂浮在水体之上，通过光能转换成电能，分别通过配电及控制设备为电解水制氢和水下储能发电沉箱排水储能提供电源；

所述的光伏支架浮筒包括浮筒、支架和汇流箱，为上为圆柱形下为圆锥密封结构，支架置于浮筒之上，汇流箱安装在支架中；其中光伏发电经汇流箱输出到配电及控制设备；

所述的储气浮筒包括储氢气浮筒、压缩氢气浮筒、储氧气浮筒和压缩氧气浮筒；

所述的电解水制氢舱包括电解水制氢舱体、电解水制氢设备、反渗透海水淡化或水体过滤装置、配电及控制设备、输送氢气管道和输送氧气管道。

进一步地，所述储氢气浮筒、压缩氢气浮筒、储氧气浮筒和压缩氧气浮筒均为圆柱形刚性结构，安装在光伏阵列某一光伏组串的四边；储氢气浮筒、压缩氢气浮筒、储氧气浮筒和压缩氧气浮筒上面均通过安装的支架与光伏组串连接，漂浮在水面对光伏组串支撑；压缩氢气浮筒上面安装压缩氢气输出口，压缩氧气浮筒上面安装压缩氧气输出口。

进一步地，所述储氢气浮筒底部安装有进排氢气管道，与储氢气浮筒内部连通，进排氢气管道另一端分别通过氢气逆止阀与进排氢压缩气体管道连通，以及贯穿电解水制氢舱与电解水制氢出氢气口连接，将电解水制出的氢气储存到储氢气浮筒中；

所述储氧气浮筒底部安装有进排氧气管道，与储氧气浮筒内部连通，进排氧气管道另一端分别通过氧气逆止阀与进排氧压缩气体管道连通，以及贯穿电解水制氢舱与电解水制氢制氧气口连接，将电解水制出的氧气储存到储氧气浮筒中。

进一步地，压缩氢气浮筒的上面一侧安装压缩氢气输出口，压缩氢气浮筒在底部通过压缩氢逆止阀与进排氢压缩气体管道连接，并与压缩氢气浮筒内部连通，进排氢压缩气体管道另一端置于氢水下储能发电沉箱上部并与内部连通，将氢水下储能发电沉箱发电过程中的压缩氢气储存到压缩氢气浮筒中；