本發(fā)明涉及光伏制氫，特別是涉及一種光伏制氫模塊化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、光伏制氫系統(tǒng)主要包括光伏陣列、電解槽等設(shè)備，在此基礎(chǔ)上可增加超級(jí)電容、蓄電池、燃料電池等設(shè)備，組成的混合系統(tǒng)具有更高的靈活性。按照與電網(wǎng)關(guān)系，光伏制氫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為并網(wǎng)型結(jié)構(gòu)和離網(wǎng)型結(jié)構(gòu)。
2、并網(wǎng)型制氫系統(tǒng)可應(yīng)用于已鋪設(shè)電網(wǎng)的區(qū)域，將光伏陣列與電網(wǎng)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)電解槽不間歇運(yùn)行，但是該結(jié)構(gòu)需要依賴于電網(wǎng)，難以應(yīng)用于未鋪設(shè)電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)，且并網(wǎng)型結(jié)構(gòu)除dc/dc變換器之外，還需包含整流器或者逆變器，易產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)，多級(jí)變換器的控制也更加復(fù)雜，效率更低。離網(wǎng)型制氫系統(tǒng)完全獨(dú)立于電網(wǎng)，由光伏陣列對(duì)電解槽進(jìn)行供電，這種方式不需要電網(wǎng)支撐，可應(yīng)用于光照充足的偏遠(yuǎn)地區(qū)，產(chǎn)生的氫氣可通過(guò)管道對(duì)外輸送，研究表明，在一些情況下，通過(guò)管道輸送氫氣可能比遠(yuǎn)距離輸送電力更加經(jīng)濟(jì)，同時(shí)離網(wǎng)制氫方式也避免了變換器諧波對(duì)電網(wǎng)的污染。離網(wǎng)型制氫系統(tǒng)分為直接耦合方式和間接耦合方式，直接耦合是將光伏陣列與電解槽直接連接，通過(guò)配置光伏陣列與電解槽各自的組合方式、數(shù)量來(lái)匹配兩者的i-v曲線，但由于光照的不確定性，直接耦合方式的效率較低。間接耦合方式是光伏陣列通過(guò)dc/dc變換器與電解槽間接連接，dc/dc變換器可以靈活匹配光伏陣列與電解槽的i-v曲線，系統(tǒng)效率較高。
3、傳統(tǒng)buck變換器具有結(jié)構(gòu)、控制簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于制氫系統(tǒng)中，也有技術(shù)方案將隔離型拓?fù)鋺?yīng)用于制氫系統(tǒng)，如半橋、全橋dc/dc變換器，具體有l(wèi)c諧振變換器、lcl諧振變換器，但是一般都存在開(kāi)關(guān)損耗，導(dǎo)致效率不高。
4、目前堿性電解槽大多是單臺(tái)運(yùn)行，每臺(tái)堿性電解槽都要用1臺(tái)氣液分離裝置及1臺(tái)純化裝置，會(huì)造成項(xiàng)目空間受限，并且制氫成本居高不下。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種光伏制氫模塊化系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，通過(guò)將llc隔離型諧振變換器應(yīng)用于光伏制氫系統(tǒng)，利用其軟開(kāi)關(guān)特性，使得開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)zvs和zcs，降低開(kāi)關(guān)管損耗；在滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)范圍內(nèi)，優(yōu)化變換器參數(shù)，使其工作于諧振點(diǎn)附近，提高能量傳輸效率；增大了輸入電壓范圍，當(dāng)電壓范圍變化較大時(shí)，依然可以高效運(yùn)行，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定性。另外，采用多套堿性電解水制氫裝備并聯(lián)的操作方案，結(jié)合“2對(duì)1方案”與“4對(duì)1方案”，將電解槽集成化，解決了空間受限設(shè)備不易集成的難題；解決了制氫設(shè)備寬頻調(diào)諧的難題；解決了制氫成本居高不下的難題。此系統(tǒng)可以根據(jù)需要切入或切出“2對(duì)1”，充分利用光伏陣列發(fā)出的電量，使得能源利用率最大。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：
3、一種光伏制氫模塊化系統(tǒng)，包括：
4、光伏陣列子系統(tǒng)，用于提供電能；
5、制氫子系統(tǒng)，用于制備氫氣；所述制氫子系統(tǒng)包括：第一制氫模塊和第二制氫模塊；
6、所述第一制氫模塊，用于通過(guò)所提供的電能，制備氫氣；所述第二制氫模塊，用于根據(jù)輸入功率，自動(dòng)啟停，制備氫氣；
7、其中，所述第一制氫模塊和所述第二制氫模塊并聯(lián)連接，所述光伏陣列子系統(tǒng)和所述制氫子系統(tǒng)連接。
8、可選地，根據(jù)所述輸入功率，自動(dòng)啟停包括：根據(jù)所述輸入功率，切入若干個(gè)llc變換器和堿性電解槽；其中，所述llc變換器和所述堿性電解槽并聯(lián)連接。
9、可選地，所述第二制氫模塊包括：
10、制氫子模塊，用于設(shè)置切入目標(biāo)閾值，所述切入目標(biāo)閾值包括第一切入閾值、第二切入閾值和第三切入閾值，結(jié)合所述輸入功率，判斷是否切入若干個(gè)llc變換器和堿性電解槽，當(dāng)所述輸入功率大于所述第一切入閾值，且小于等于所述第二切入閾值時(shí)，則不切入若干個(gè)llc變換器和堿性電解槽，當(dāng)所述輸入功率大于所述第二切入閾值，且小于等于所述第三切入閾值時(shí)，則切入若干個(gè)llc變換器和堿性電解槽，制備氫氣。
11、可選地，制氫子模塊包括：
12、控制單元，用于當(dāng)切入若干個(gè)llc變換器和堿性電解槽時(shí)，獲取所述堿性電解槽的端電壓和端電流，根據(jù)所述端電壓和所述端電流，獲取實(shí)際功率，設(shè)置所述堿性電解槽的功率設(shè)定值，將所述實(shí)際功率與所述功率設(shè)定值相減，經(jīng)過(guò)第一pi控制器，獲取電流參考值，將所述電流參考值與端電流值相減，經(jīng)過(guò)第二pi控制器，獲取所述llc變換器的觸發(fā)信號(hào)，基于所述觸發(fā)信號(hào)，控制若干個(gè)所述llc變換器和所述堿性電解槽，制備氫氣。
13、可選地，所述制氫子模塊還包括：
14、裝置優(yōu)化單元，用于采集所述llc變換器的工作頻率，通過(guò)所述工作頻率，獲取所述llc變換器的工作狀態(tài)，基于所述工作狀態(tài)，選擇所述llc變換器的參數(shù)范圍，提高所述llc變換器的工作效率。
15、可選地，所述工作狀態(tài)包括：欠諧振工作狀態(tài)、準(zhǔn)諧振工作狀態(tài)和過(guò)諧振工作狀態(tài)。
16、可選地，根據(jù)所述輸入功率，自動(dòng)啟停的方法為：
17、
18、其中，signal為開(kāi)關(guān)信號(hào)，p為輸入功率。
19、可選地，所述制氫子系統(tǒng)還包括：
20、氣液分離模塊，用于含氫混合液或者含氧混合液中的氣體和koh溶液分離，降低氣體中的含濕量；
21、純化模塊，用于去除雜質(zhì)；
22、氣體收集與儲(chǔ)存模塊，用于將所制備的氫氣進(jìn)行收集，并對(duì)收集后的所述氫氣進(jìn)行儲(chǔ)存；
23、其中，所述氣液分離模塊、所述純化模塊和所述氣體收集與儲(chǔ)存模塊依次連接。
24、本發(fā)明的有益效果為：
25、本發(fā)明所述的基于llc諧振變換器的光伏制氫系統(tǒng)，有助于提高對(duì)光伏發(fā)電的消納能力、緩解光伏棄光問(wèn)題，其利用llc諧振變換器具有軟開(kāi)關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管零電壓導(dǎo)通(zvs)和零電流關(guān)斷(zcs)，降低變換器開(kāi)關(guān)損耗；另外，增大了輸入輸出電壓范圍，當(dāng)電壓范圍變化較大時(shí)，依然可以高效運(yùn)行，有利于提升系統(tǒng)穩(wěn)定性；并通過(guò)參數(shù)設(shè)計(jì)，使得變換器工作與諧振點(diǎn)附近，提高能量傳輸效率，進(jìn)而提高光伏制氫系統(tǒng)的效率。
26、本發(fā)明采用多套堿性電解水制氫裝備并聯(lián)的操作方案，結(jié)合“2對(duì)1方案”與“4對(duì)1方案”，將電解槽集成化，解決了空間受限設(shè)備不易集成的難題；解決了制氫設(shè)備寬頻調(diào)諧的難題；解決了制氫成本居高不下的難題。此系統(tǒng)可以根據(jù)需要切入或切出“2對(duì)1”，充分利用光伏陣列發(fā)出的電量，使得能源利用率最大。
1.一種光伏制氫模塊化系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏制氫模塊化系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)所述輸入功率，自動(dòng)啟停包括：根據(jù)所述輸入功率，切入若干個(gè)llc變換器和堿性電解槽；其中，所述llc變換器和所述堿性電解槽并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏制氫模塊化系統(tǒng)，其特征在于，所述第二制氫模塊包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏制氫模塊化系統(tǒng)，其特征在于，制氫子模塊包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏制氫模塊化系統(tǒng)，其特征在于，所述制氫子模塊還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏制氫模塊化系統(tǒng)，其特征在于，所述工作狀態(tài)包括：欠諧振工作狀態(tài)、準(zhǔn)諧振工作狀態(tài)和過(guò)諧振工作狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏制氫模塊化系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)所述輸入功率，自動(dòng)啟停的方法為：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏制氫模塊化系統(tǒng)，其特征在于，所述制氫子系統(tǒng)還包括：