一种氢能管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种氢能管理系统，针对现有的制氢系统供电单一及供氢调节范围小的问题，通过供电控制装置以可再生能源为主，储能电力和常规电力(天然气电、煤电)作为电源，可灵活调节供电方式，然后结合对氢气量的需求，并考虑三种主流电解槽的优缺点，通过供氢控制装置对AEL、PEM和SPE三种槽进行了灵活组合，在启动初期、小流量时用PEM，具有瞬时供氢能力，氢气需求增加，电解槽切换时，AEL和PEM同时运行，有外在余热时，启动SPE，降低电耗等多种模式，可以实现对任意电力和热力(光伏电、风电、储能电、天然气电、煤电、余热)的接入，氢气的随要随供，氢气量可大可小(全量程调节)，同时可做到制氢系统电耗最低。制氢系统电耗最低。制氢系统电耗最低。

【技术实现步骤摘要】
一种氢能管理系统


[0001]本专利技术属于绿氢制备能源管理的
，尤其涉及一种氢能管理系统。

技术介绍

[0002]在人类的发展历程中，煤炭、石油、天然气等化石能源为人类文明的进步做出了卓越的贡献,未来的几十年内化石能源对人类社会的发展依然起着举足轻重的作用。然而，随着经济和人口的快速发展,化石能源的过度开发及利用率低等因素己造成世界范围内的能源危机，并严重地破坏了生态平衡，尤其是在技术相对落后的不发达国家或者发展中国家，环境污染给人们生活带来的危害日益突出，因此，开发新型能源，研制清洁高效的能量转换策略已成为人类生存发展的必然选择。
[0003]作为一种清洁的可再生能源，氢气被公认为是能源供应的最终选择。一种可再生能源制氢和储氢系统及其控制方法(申请号：CN202010512413.3)提供了一种可再生能源制氢和储氢系统及其控制方法，该系统包括可再生能源发电子系统、水电解制氢子系统、伴热子系统和有机物储氢子系统，其中，伴热子系统连接在有机物储氢子系统和水电解制氢子系统之间，通过伴热子系统将有机物储氢子系统生成加氢有机物时产生的部分热量转移至水电解制氢子系统为水电解制氢装置加热。该方案利用将氢与有机物反应时产生的热量为水电解制氢装置进行加热，保证其内的液体在寒冷季节不会冻凝、结晶，在保障系统安全的同时，减少下次开机时间，从而提高水电解制氢装置的生产效率。同时，将加氢有机物的部分热量用来加热水电解制氢装置，降低了为加氢有机物降温所需的冷却水用量，提高了系统的能量利用率。
[0004]目前风电、光伏发电等技术已经成熟，但是发电端的波动性和用电端要求的稳定性一直很难解决，而在水电解制氢端以往的技术均是以氢气作为原料生产配置的小型固定产氢量的碱性电解槽，这种槽存在产能有限、电耗高、出氢量可调节范围小等问题，综上，随着社会对绿氢需求的增加，需要对以往的技术进行优化来满足要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种氢能管理系统，实现对任意电力和热力(光伏电、风电、储能电、天然气电、煤电、余热)的接入，氢气的随要随供，氢气量可大可小(全量程调节)，同时降低系统电耗。
[0006]为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
[0007]一种氢能管理系统，用于制氢设备，包括：
[0008]供电控制装置，被配置为接入可再生能源、储能电、天然气电、煤电中的任意一种电源，并根据不同工作时间段，对任意电源进行组合，输出稳定的功率至制氢设备；
[0009]供氢控制装置，被配置为接入AEL、PEM、SPE中任意一种电解槽，并根据制氢设备对氢气产量的需求及产氢效率的要求，对任意电解槽进行组合，控制目标电解槽运行，实现氢气输出量的全量程调节。
[0010]根据本专利技术一实施例，所述供电控制装置包括第一供电模块、第二供电模块及第三供电模块；
[0011]所述第一供电模块以储能电为主，用于光照微弱时段的制氢设备供电；
[0012]所述第二供电模块以可再生能源为主，用于光照充足时段的制氢设备供电；
[0013]所述第三供电模块以天然气电或煤电为主，用于所述第一供电模块及所述第二供电模块中断时段的制氢设备供电。
[0014]根据本专利技术一实施例，所述供氢控制装置包括AEL电解模块、PEM电解模块、SPE电解模块及控制模块；
[0015]所述控制模块用于响应于氢气产量的需求，根据所述AEL电解模块、所述PEM电解模块及所述SPE电解模块的出氢量的调节范围，选取满足氢气产量需求的最优的电解模块或电解模块的组合，进行制氢。
[0016]本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0017]本专利技术一实施例中的氢能管理系统，针对现有的制氢系统供电单一及供氢调节范围小的问题，通过供电控制装置以可再生能源为主，储能电力和常规电力(天然气电、煤电)作为电源，可灵活调节供电方式，然后结合对氢气量的需求，并考虑三种主流电解槽的优缺点，通过供氢控制装置对AEL、PEM和SPE三种槽进行了灵活组合，在启动初期、小流量时用PEM，具有瞬时供氢能力，氢气需求增加，电解槽切换时，AEL和PEM同时运行，有外在余热时，启动SPE，降低电耗等多种模式，可以实现对任意电力和热力(光伏电、风电、储能电、天然气电、煤电、余热)的接入，氢气的随要随供，氢气量可大可小(全量程调节)，同时可做到制氢系统电耗最低。
附图说明
[0018]图1为本专利技术一实施例中的氢能管理系统的构思示意图；
[0019]图2为本专利技术一实施例中的氢能管理系统的框图；
[0020]图3为本专利技术一实施例中的光伏发电功率随时间变化示意图；
[0021]图4为本专利技术一实施例中的AEL、PEM组合供氢调节示意图。
[0022]附图标记说明：
[0023]1：储能电；2：光伏电；3：风电；4：天然气电；5：煤电；100：供电控制装置；101：第一供电模块；102：第二供电模块；103：第三供电模块；200：供氢控制装置；201：控制模块；202：AEL电解模块；203：PEM电解模块；204：SPE电解模块。
具体实施方式
[0024]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种氢能管理系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。
[0025]本实施例针对现有的制氢系统供电单一及供氢调节范围小的问题，提供了一种氢能管理系统，用于制氢设备，实现对任意电力和热力(光伏电、风电、储能电、天然气电、煤电、余热)的接入，氢气的随要随供，氢气量可大可小(全量程调节)，同时降低系统电耗。
[0026]目前的电力，包括不稳定的电力：光伏电、风电、生物质发电等，相对稳定的电力包
括煤电、天然气发电和核电等。以往对这些电力的应用都是单独的，随着技术的发展，特别是可再生能源的发展，稳定的电网电力和不稳定的新能源电力结合使用的场景越来越多，目前的常规用电设备只能适应电源稳定的场景，不稳定的新能源电力只有结合储能才能使用，但是由于储能的容量有限，导致可再生能源电力大量浪费。
[0027]另外，能源的输出端，如，绿氢的使用面临用量的波动，需要供氢系统能具有一定的调节功能；目前由电转氢的系统主要是由电解槽完成，需要有技术手段实现电解槽的可调节。
[0028]请参看图1，本实施例中的氢能管理系统依托源网荷储的架构，构建以可再生能源为主，储能电力和常规电力(天然气电、煤电)作为应急电源的“源”端，该源端负荷可灵活调节，然后结合“荷”端对氢气量的需求，并考虑三种主流电解槽的优缺点，对AEL、PEM和SPE三种槽进行了灵活组合，在启动初期、小流量时用PEM，具有瞬时供氢能力，氢气需求增加，电解槽切换时，AEL和PEM同时运行，有外在余热时，启动SPE，降低电耗等多种模式。通过以上设计，当将该氢能管理系统应用到现有的水电解槽制氢系统时，可以实现对任意电力和热力(光伏电、风电、储能电、天然气电、煤电、余热)的接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢能管理系统，用于制氢设备，其特征在于，包括：供电控制装置，被配置为接入可再生能源、储能电、天然气电、煤电中的任意一种电源，并根据不同工作时间段，对任意电源进行组合，输出稳定的功率至制氢设备；供氢控制装置，被配置为接入AEL、PEM、SPE中任意一种电解槽，并根据制氢设备对氢气产量的需求及产氢效率的要求，对任意电解槽进行组合，控制目标电解槽运行，实现氢气输出量的全量程调节。2.如权利要求1所述的氢能管理系统，其特征在于，所述供电控制装置包括第一供电模块、第二供电模块及第三供电模块；所述第一供电模块以储能电为主...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶文涛，魏炜，蔡方伟，杨建夏，李文武，
申请(专利权)人：宝武清洁能源有限公司，
类型：发明
国别省市：