[实用新型]一种光伏制氢系统的控制系统

说明书

本实用新型公开了一种光伏制氢系统的控制系统，所述光伏制氢系统包括光伏板和电解槽系统，所述控制系统包括总控制器以及与其电连接的电压检测器、电流检测器、温度传感器、逆变器、流量控制器和电流控制器；所述电压检测器、电流检测器分别用于采集所述光伏板输出端的电流值和电压值；所述温度传感器用于实时采集所述光伏板的温度信息；所述逆变器用于将从所述光伏板输出端获取的电能转化后进行输出；所述流量控制器用于控制所述电解槽系统内的电解液流量；所述电流控制器用于控制施加于所述电解槽系统的电流。本实用新型所述的光伏制氢系统的控制系统，可实现微光伏制氢系统的控制系统的自动控制。

技术领域

本实用新型属于电解制氢领域，尤其涉及光伏制氢系统的控制系统。

背景技术

目前，光伏发电已经成为全球最经济的清洁能源，同时它的度电成本还在继续下降，光伏发电的低度电成本给电解水制氢带来了降低成本的机会。那么利用充足且经济的光伏电力解水生产绿氢，就可以不断扩大绿氢的应用规模，加速实现全球各国减碳和脱碳的目标。现有的主流电解水制氢技术主要包括三种：碱性电解水制氢、质子交换膜(PEM)电解制氢以及高温固体氧化物电解(SOEC)制氢。电解制氢技术中关键的核心设备是电解槽，三种电解技术对应的分别为碱性电解槽、质子交换膜电解槽及高温固体氧化物电解槽。

就电解槽而言，前面提到的三种制氢技术均有其固有缺陷。例如，碱性水电解槽的缺点在于，(1)采用强碱KOH作为电解液，需要使用耐腐蚀金属制造电解槽，增加成本；(2)碱水槽隔膜多采用石棉或PPS等材料，电阻高，增加能耗，阻气性差，因而抗负荷波动性差，启停耗时长；(3)碱性水电解系统结构复杂，部件多，故障率高。对于PEM系统，目前主要的缺陷在于其核心部件-质子交换膜通常采用贵金属制成，成本很高。而高温固体氧化物电解槽目前处于实验阶段，电极性能损耗快，技术成熟度低。因此，目前的三种制氢技术在小规模、分布式制氢中适用性较差。

因此，由于以上三种电解制氢技术的固有缺陷，并不能很好地与光伏发电系统联用。例如，碱性水电解槽抗波动性差，电功率波动较大时，氢气中混入氧气的含量易出现较大波动而引起爆炸风险，而太阳能正是一种具波动性较大的能源，因此碱性水电解技术应用于光伏制氢系统抗负荷波动性差。与此同时，碱性水电解槽小室之间为串联运行，并不能根据电负荷控制每个小室的产氢量，因此缺乏灵活性；质子交换膜电解槽由于含有贵金属电极催化剂，因而价格很高；SOEC现阶段还远未成熟，并未能与光伏系统联用。

另一方面，光伏板在阳光照射下，其下方将出现温度明显上升的区域，称为“热区”。该区域的出现，将显著降低光伏发电的效率。如何将热区热量导出，降低光伏板温度，是光伏发电行业的难题。

鉴于以上分析可知，电解制氢的核心部件是电解槽，其主要问题在于成本高、结构复杂、故障率高等。因此，需开发适用于分布式制氢的小型、结构简单、灵活性高的电解设备。电解槽本质上为通电产生电化学反应的装置，目前，反应器的微型化是化工设备的发展的重要方向之一，因此催生出各种微化工装置，例如微反应器、微分离器、微电解槽等。

如何将微电解槽等微化工装置与光伏板结合，实现电解制氢与降低光伏板温度的自动控制，是亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的一个目的在于提出一种光伏制氢系统的控制系统，通过设置总控制器、电压检测器、电流检测器、温度传感器、逆变器、流量控制器和电流控制器等，可实现微电解槽-光伏制氢系统的自动控制。

本实用新型的另一个目的在于提出一种光伏制氢系统的控制系统的控制方法。

为达到上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种光伏制氢系统的控制系统，所述光伏制氢系统包括光伏板和电解槽系统，所述控制系统包括总控制器以及与其电连接的电压检测器、电流检测器、温度传感器、逆变器、流量控制器和电流控制器；

所述电压检测器、电流检测器分别用于采集所述光伏板输出端的电流值和电压值；