一种耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置，其包括：电转气制氧单元，用来制造氧气；储氧单元，包括储氧罐和储氧量检测模块，所述储氧罐用来储存电转气制氧单元制造的氧气，所述储氧量检测模块用来检测储氧罐内的存储量并发送给主控制单元；主控制单元，用来根据氧浓度计算模块计算的高原地区定居点实际需氧量和所述电转气制氧单元的制氧量两者之差，实时对电转气制氧单元、储氧单元进行控制。本发明专利技术具有能有效减少高原地区的弃风弃光电量、提高可再生能源利用率、供氧稳定性好等优点。

A control device of oxygen supply system in plateau coupled with distributed power

The invention discloses a highland oxygen supply system control device coupled with a distributed power supply, which includes: an electric oxygen generation unit for making oxygen; an oxygen storage unit, which includes an oxygen storage tank and an oxygen storage detection module, wherein the oxygen storage tank is used to store the oxygen produced by the electric oxygen generation unit, and the oxygen storage detection module is used to detect the storage amount in the oxygen storage tank and send it to the main control sheet The main control unit is used to control the oxygen generation unit and the oxygen storage unit in real time according to the difference between the actual oxygen demand of the settlements in the plateau area calculated by the oxygen concentration calculation module and the oxygen generation unit. The invention has the advantages of effectively reducing the abandoned wind and light electricity in the plateau area, improving the utilization rate of renewable energy, good oxygen supply stability, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置
本专利技术主要涉及到高原供氧
，特指一种耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置。
技术介绍
氧气是维持身体的重要能源，如同水和食物一样，氧气也是保障人身体正常运转的关键因素之一。人如果长期在低氧环境下生活，可能出现头痛、失眠、食欲减退、疲倦、呼吸困难等症状，有时甚至发生心律失常或短暂性昏厥。西藏大部分地区海拔高(平均海拔4450m，个别地区海拔高达5000m)、气候寒冷(全年平均气温低于0℃)，空气含氧量只有内地的50％-60％，因此解决西藏高寒高海拔偏远地区供氧问题非常必要，但受限于化石燃料资源的匮乏、脆弱的生态环境以及恶劣的气候条件，西藏大部分地区电网脆弱，能源供应落后，当地居民的供氧问题无法解决。而西藏高寒高海拔偏远地区不仅太阳能资源极其丰富，年均太阳辐射总量达7000-8000MJ/m2、全年平均日照时数约在3000h左右，且风力资源同样丰富，年均风速为4～4.3m/s，年均有效风能密度为119～199W/m2，有效风力时数在4000h以上。极其丰富的风光资源高效利用是有效解决高寒高海拔偏远地区供电、供氧重大民生问题的首要途径之一。电转气(PowertoGas,P2G)技术是电力转换为气体燃料，即通过电解水制成氧气和氢气，或进一步合成天然气的技术。现有技术主要研究利用电转气设备作为可控负荷参与电网调度，提高电网的风光消纳能力，并直接将电解水产生的气体转换为天然气进行储存和运输，氧气直接排放掉。例如中国专利申请号CN201710238228.8“通过电转气储能技术提高对电力系统风光消纳能力的方法”通过电转气装置消纳一部分风电，减少对电力系统的冲击，其得到的人造天然气直接在天然气系统中进行存储和运输。上述专利并未考虑电转气设备产生的氧气供应与利用问题。因此，将可再生能源发电与电转气制氧技术相结合为高原缺氧地区居民供应氧气，保障供氧系统不会受风光发电不确定性影响，维持室内室氧气浓度稳定的电路及其控制方法亟待开发。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种能有效提高可再生能源的利用效率、供氧稳定性好的耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置，其包括：电转气制氧单元，用来制造氧气；储氧单元，包括储氧罐和储氧量检测模块，所述储氧罐用来储存电转气制氧单元制造的氧气，所述储氧量检测模块用来检测储氧罐内的存储量并发送给主控制单元；主控制单元，用来根据高原地区定居点实际需氧量和所述电转气制氧单元的制氧量两者之差，实时对电转气制氧单元、储氧单元进行控制。作为本专利技术的进一步改进：所述电转气制氧单元包括分布式电源、电转气控制模块和电转气设备，所述分布式电源将多余的电量输送给电转气设备，电转气设备通过电解水制造氧气。作为本专利技术的进一步改进：所述分布式电源包括风能发电设备和/或光能发电设备。作为本专利技术的进一步改进：所述储氧罐包括重型储氧罐和便携式储氧罐。作为本专利技术的进一步改进：所述主控制单元包括比较器、开关、制氧量计算模块及需氧量计算模块；所述需氧量计算模块用来接收氧气浓度传感器感知的一个控制时段室内氧气浓度，接收数值与设定房间的氧浓度比较求差，所得偏差量与供养房间体积相乘，得一个控制时段内室内需氧量，所述制氧量计算模块用来接收电转气设备功率数据，并与对应的能量装换系数相乘，得一个控制时段内电转气设备产生的氧气量，所述比较器根据需氧量和电转气设备产生的氧气量的差值生成所述开关的控制指令，由开关对电转气制氧单元和储氧单元的工作状态进行控制。作为本专利技术的进一步改进：所述主控制单元还包括储氧决策模块，所述储氧决策模块用来依据储氧量对储氧单元的储氧状态进行控制。作为本专利技术的进一步改进：还包括应急制氧单元，所述应急制氧单元包括应急制氧机、PI调节器及氧流量计算模块，所述氧速率计算模块用来计算应急制氧机供氧速率，并将结果反馈到PI调节器，由PI调节器生成控制信号，控制应急制氧机供氧。作为本专利技术的进一步改进：所述比较器包括第一比较器和第二比较器，所述开关包括第一低电平开关、第二低电平开关、第一高电平开关和第二高电平开关；所述第一比较器用来接收制氧量计算模块和需氧量计算模块传输的电转气设备制氧量和室内需氧量数据，并进行比较求差，得偏差氧量，控制第一低电平开关导通或第一高电平开关导通；第一低电平开关导通，储氧单元启动，储氧量检测模块检测储氧罐的储氧量，将储氧量信息发送至反馈电路，反馈电路将未储满的氧气罐信息发送至储氧量决策模块，储氧量决策模块向对应氧气罐的电磁阀和电转气控制模块发送控制信号，储氧罐开始储存电转气设备富余氧气；第一高电平开关导通，第二比较器接收第二储氧量检测模块和第一比较器发送的偏差氧量与重型储氧罐储氧量数据，并进行比较求差，得偏差氧量，控制第二低电平开关导通或第二高电平开关导通；第二低电平开关导通，储氧单元开始运行，第二电磁阀导通，重型储氧罐开始向室内供氧；第二高电平开关导通，储氧单元和应急制氧单元开始运行，第二电磁阀导通，储氧罐向房间内输送氧气，氧速率计算模块计算应急制氧机供氧速率，并将结果反馈到PI调节器，PI调节器生成控制信号，控制制氧机向房间供氧；氧流量计算模块接收第二比较器发送的偏差氧量，并与控制时段的倒数相乘，得应急制氧机氧流量。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的一种耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置，不仅设计了由可再生能源供能的耦合电转气设备的供氧电路，还通过相应控制方法控制电转气制氧单元、储氧单元和应急制氧单元运行方式，改变西藏等高原地区大规模弃风、弃光的现状，有效提高西藏等高原地区可再生能源的利用效率，同时设置储氧单元和应急制氧单元，并控制充电启动开关和放电启动开关，使其能够在天气突变的情况下，使供氧系统仍然有稳定的氧气供应，有效解决西藏等高寒高海拔地区供氧难的困境。附图说明图1是本专利技术的拓扑结构原理示意图。图2是本专利技术在具体实施例中某日电转气设备功率变化曲线示意图。图3是本专利技术在具体实施例中某日室内氧浓度变化曲线示意图。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的一种耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置，能够耦合高比例风光能源，其包括：电转气制氧单元，包括分布式电源、电转气控制模块和电转气设备，所述分布式电源将多余的电量输送给电转气设备，电转气设备通过电解水制造氧气；储氧单元，包括储氧罐和储氧量检测模块，所述储氧罐用来储存电转气制氧单元制造的氧气，所述储氧量检测模块用来检测储氧罐内的存储量并发送给主控制单元；主控制单元，包括比较器、开关、制氧量计算模块、需氧量计算模块及储氧决策模块。所述需氧量计算模块用来接收氧气浓度传感器感知的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置，其特征在于，包括：/n电转气制氧单元，用来制造氧气；/n储氧单元，包括储氧罐和储氧量检测模块，所述储氧罐用来储存电转气制氧单元制造的氧气，所述储氧量检测模块用来检测储氧罐内的存储量并发送给主控制单元；/n主控制单元，用来根据高原地区定居点实际需氧量和所述电转气制氧单元的制氧量两者之差，实时对电转气制氧单元、储氧单元进行控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置，其特征在于，包括：
电转气制氧单元，用来制造氧气；
储氧单元，包括储氧罐和储氧量检测模块，所述储氧罐用来储存电转气制氧单元制造的氧气，所述储氧量检测模块用来检测储氧罐内的存储量并发送给主控制单元；
主控制单元，用来根据高原地区定居点实际需氧量和所述电转气制氧单元的制氧量两者之差，实时对电转气制氧单元、储氧单元进行控制。


2.根据权利要求1所述的耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置，其特征在于，所述电转气制氧单元包括分布式电源、电转气控制模块和电转气设备，所述分布式电源将多余的电量输送给电转气设备，电转气设备通过电解水制造氧气。


3.根据权利要求2所述的耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置，其特征在于，所述分布式电源包括风能发电设备和/或光能发电设备。


4.根据权利要求1或2或3所述的耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置，其特征在于，所述储氧罐包括重型储氧罐和便携式储氧罐。


5.根据权利要求1或2或3所述的耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置，其特征在于，所述主控制单元包括比较器、开关、制氧量计算模块及需氧量计算模块；所述需氧量计算模块用来接收氧气浓度传感器感知的一个控制时段室内氧气浓度，接收数值与设定的房间氧浓度比较求差，所得偏差量与供养房间体积相乘，得一个控制时段内室内需氧量，所述制氧量计算模块用来接收电转气设备功率数据，并与对应的能量装换系数相乘，得一个控制时段内电转气设备产生的氧气量，所述比较器根据需氧量和电转气设备产生的氧气量的差值生成所述开关的控制指令，由开关对电转气制氧单元和储氧单元的工作状态进行控制。


6.根据权利要求5所述的耦合分布式电源的高原供氧系统控制装置，其特征在于，所述主控...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪明，牛犇，张群，刘俊超，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43