[发明专利]一种利用储氢系统解决建筑光伏消纳问题的方法

说明书

本发明公开了一种利用储氢系统解决绿色建筑的光伏消纳问题的方法，包括光伏发电系统和氢能利用系统，光伏组件通过光伏发电控制器与逆变器相连将可再生能源转化得到的电能直接给建筑负荷供电，多余的电能通过氢储能利用系统进行氢能存储，之后作为清洁能源再通过氢燃料电池将化学能转化为电能供建筑物后期负荷需求利用。本发明，为面向绿色建筑的太阳能光伏发电、存储与利用提供解决方案。

技术领域

本发明涉及建筑光伏消纳技术领域，尤其涉及一种利用储氢技术解决建筑光伏消纳问题的方法。

背景技术

近年来，随着低碳意识和可再生能源发电与储能技术的发展，国家相关部委对建筑节能工作不断重视，建筑行业低能耗转型的趋势不断加大，“建筑”的出现为建筑节能提供了一个良好的技术支撑。

建筑是利用可再生能源的建筑，光伏是最适用于建筑的可再生能源之一，光伏发电作为国家鼓励发展的绿色清洁能源，近年来装机规模不断增大，光伏系统可以在建筑上就地发电并且就地消纳，还可以降低建筑冷热负荷进而降低建筑能耗。但光伏发电具有随机性、波动性、阶段性供电等问题，“弃光”现象明显。现有建筑光伏的配电系统不能有效平衡建筑电力负荷需求和可再生能源发电的关系，亟需采用储能技术改善可再生能源发电的时空特性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种利用储氢系统解决建筑光伏消纳问题的方法，能够实现将多余电能以氢的形式存储，待需要时再通过氢燃料电池发电满足建筑用电需求。

实现上述目的的一种技术方案是：一种利用储氢系统解决建筑光伏消纳问题的方法，包括光伏发电系统和氢能利用系统，光伏组件通过光伏发电控制器与逆变器相连将可再生能源转化得到的电能直接给建筑负荷供电，多余的电能通过氢储能利用系统进行氢能存储，之后作为清洁能源再通过氢燃料电池将化学能转化为电能供建筑物后期负荷需求利用。

进一步的，所述光伏发电系统包括太阳能电池板、光伏发电控制器和逆变器，光伏发电系统将光能转换为电能后，再通过光伏发电控制器的控制和逆变器将直流电转化为满足建筑负载所需要的交流电。

进一步的，所述氢能利用系统包括电解水制氢装置，电解槽中是浓度为20％～30％的NaOH溶液作为电解质，电极材料是镀镍的铁电极，电解槽中的隔膜为石棉。

进一步的，电解槽通入过滤净化后的生活污水，然后将未消纳的光伏发电量输入碱性电解池中进行电解，来制备氢气和氧气。

进一步的，氢能利用系统还包括氢氧处理系统和高压储氢装置。

进一步的，氧氢气处理系统连接电解池正负极出口,依次进行气水分离、洗涤、冷却后，氧气通过导管进入氧气收集装置，氢气在高压下进入高压储氢装置存储，通过减压调节阀与氢燃料电池相连。

进一步的，高压储氢装置采用高压复合储氢罐，采用气固复合的储氢方式进行氢气储存。

进一步的，氢燃料电池将氢气和氧气的化学能直接转换成电能供建筑负荷使用。

本发明在建筑光伏发电装置基础上发展氢储能，利用电解水制氢和高压储氢装置，提高可再生能源发电利用率，利用未消纳的发电量制备氢气和氧气并进行存储，再通过燃料电池在需要时将氢能转化为电能，在电网计划停电或者意外中断时短时供电，有效提高建筑负荷供电可靠性，将使整个建筑能源系统更加绿色低碳。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、根据光伏的随机性、波动性、阶段性等问题，利用这些可再生能源来制取氢气，通过太阳能光伏发电，电解水产生氢气，缓解建筑可能存在的电力供应波动和间歇性问题，也可以缓解目前氢能少、用氢难等问题。