[发明专利]一种用于电解铝电解生产的光伏直流供电系统及方法

权利要求书

1.一种用于电解铝电解生产的光伏直流供电系统，其特征在于，包括光伏发电模块、燃料电池储能模块、时空异构耦合控制器和电网供电模块；

所述光伏发电模块，用于为电解铝电解槽提供直流电能，并为燃料电池储能模块充电；

所述燃料电池储能模块，用于当光伏发电模块的光伏发电最大功率P_s大于电解铝电解槽的额定功率P₀时，将光伏发电模块的剩余电能通过电转气方式进行储存，并在电解铝电解槽需要燃料电池储能模块供电时，采用储存的气体作为燃料得到电能向电解铝电解槽供电；

所述电网供电模块，用于在光伏发电模块和燃料电池储能模块均不能为电解铝电解槽供电时，为电解铝电解槽供电；

所述时空异构耦合控制器，用于根据实时采集的光伏发电模块的各个光伏发电板的输出电压和输出电流确定光伏发电模块的光伏发电最大功率P_s；实时采集电解铝电解槽的额定功率P₀和额定电压U₀，以及燃料电池当前电量百分比η；根据光伏发电模块的光伏发电最大功率P_s和电解铝电解槽的额定功率P₀的关系选择电解铝电解槽的电能输入侧；根据不同输入侧电压和电解铝电解槽的额定电压U₀计算需要的占空比，控制电能输入侧的输出电压。

2.根据权利要求1所述的用于电解铝电解生产的光伏直流供电系统，其特征在于，所述光伏发电模块，包括：多个光伏发电板、第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器；

所述燃料电池储能模块，包括：燃料电池和第三DC/DC变换器；

所述电网供电模块，包括：供电网和AC/DC变换器；

所述AC/DC变换器的输入端连接供电网，所述AC/DC变换器的输出端连接直流母线，所述电解铝电解槽的一端连接直流母线，所述电解铝电解槽的一端还连接时空异构耦合控制器，所述电解铝电解槽的另一端连接第一DC/DC变换器的输出端和第三DC/DC变换器的输出端，所述多个光伏发电板并联连接，所述多个光伏发电板的输出端均连接时空异构耦合控制器的输入端、第一DC/DC变换器的输入端和第二DC/DC变换器的输入端，所述第二DC/DC变换器的输出端连接燃料电池的输入端，所述燃料电池的输出端连接第三DC/DC变换器的输入端和时空异构耦合控制器的输入端，所述时空异构耦合控制器的输出端连接第一DC/DC变换器的控制端、第二DC/DC变换器的控制端、第三DC/DC变换器的控制端和AC/DC变换器的控制端，所述电解铝电解槽的气体传输至燃料电池。

3.根据权利要求2所述的用于电解铝电解生产的光伏直流供电系统，其特征在于，所述时空异构耦合控制器为DSP，包括：最大功率跟踪模块，功率选择模块和DC/DC变换器控制模块；

所述最大功率跟踪模块，用于根据实时采集的光伏发电模块的各个光伏发电板的输出电压和输出电流确定光伏发电模块的光伏发电最大功率P_s；

所述功率选择模块，用于实时采集电解铝电解槽的额定功率P₀和额定电压U₀，以及燃料电池当前电量百分比η；根据光伏发电模块的光伏发电最大功率P_s和电解铝电解槽的额定功率P₀的关系选择电解铝电解槽的电能输入侧；

所述DC/DC变换器控制模块，根据不同输入侧电压和电解铝电解槽的额定电压U₀计算需要的占空比，控制电能输入侧的输出电压。