云南省能源研究院有限公司;云南天冶化工有限公司杨婷娜获国家专利权
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龙图腾网获悉云南省能源研究院有限公司;云南天冶化工有限公司申请的专利耦合光伏可再生能源的混合制氢系统及优化配置方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120272940B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510434975.3,技术领域涉及:C25B9/65;该发明授权耦合光伏可再生能源的混合制氢系统及优化配置方法是由杨婷娜;李彪;杨玺;赵煜;鄢顺才;李朝;邢巍;刘长鹏设计研发完成,并于2025-04-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本耦合光伏可再生能源的混合制氢系统及优化配置方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种耦合光伏可再生能源的混合制氢系统及优化配置方法,涉及新能源利用与储能控制技术领域,包括光伏发电单元、碱性水电解槽单元、质子交换膜电解槽单元、氢气储存单元、控制单元等。本发明通过直流母线直接将光伏电能供给两类电解槽堆栈,省略传统DC‑DC功率变换器,减少了能量传输过程中的损耗;通过控制单元配置的动态电解槽切换算法,实时变化调节两个堆栈的投入比例和运行单元数,兼顾快速响应能力与长期稳定性。系统能够在可再生能源波动的条件下稳定制氢,既能动态适应输入功率变化,又能在不使用额外功率转换设备的前提下实现最大功率点跟踪控制,在保障制氢效率的同时显著降低初始投资成本与运行能耗。
本发明授权耦合光伏可再生能源的混合制氢系统及优化配置方法在权利要求书中公布了:1.耦合光伏可再生能源的混合制氢系统,包括光伏发电单元、碱性水电解槽单元、质子交换膜电解槽单元、氢气储存单元,以及控制单元,其特征在于: 所述光伏发电单元的直流输出经直流母线向所述碱性水电解槽单元和质子交换膜电解槽单元供电,所述碱性水电解槽单元包括若干碱性电解槽电池串联形成第一电解槽堆栈,所述质子交换膜电解槽单元包括若干PEM电解槽电池串联形成第二电解槽堆栈,所述第一电解槽堆栈和第二电解槽堆栈并联连接于所述直流母线; 所述光伏发电单元的输出通过直流母线直接连接至所述第一电解槽堆栈和第二电解槽堆栈,中间无直流-直流功率变换器;每一电解槽堆栈中串联的电解槽电池均连接有可控开关,用于在控制单元的指令下切入或切出相应的碱性电解槽电池或PEM电解槽电池,从而改变第一电解槽堆栈或第二电解槽堆栈的有效串联电解槽电池数和总电压; 所述氢气储存单元与所述第一电解槽堆栈和第二电解槽堆栈的产氢出口相连,用于收集并储存由碱性水电解槽单元和质子交换膜电解槽单元产生的氢气; 所述控制单元连接所述光伏发电单元、所述碱性水电解槽单元、所述质子交换膜电解槽单元和所述氢气储存单元,所述控制单元配置有动态电解槽切换算法,用于根据实时检测的光伏发电功率和所述第一电解槽堆栈、第二电解槽堆栈的运行状态,控制所述第一电解槽堆栈和第二电解槽堆栈中实际投入运行的电解槽电池的数量和运行方式,以优化光伏发电输出与电解槽负荷之间的功率匹配关系; 所述动态电解槽切换算法的表达式为: 式中,Nactivet为t时刻被选中投入运行的最优电解槽电池数量;N为所有电解槽电池的总数量;Ve为电解槽电池的单槽电压,Vmppt为光伏最大功率点电压;λ为均衡权重因子,STAi、STAj分别为第i个、第j个电解槽电池的状态持续时间; 所述系统还包括电网接口单元,所述电网接口单元包含双向逆变器,用于将所述直流母线与外部交流电网连接;所述控制单元根据预设策略控制所述双向逆变器的运行模式,所述预设策略具体为: 当光伏发电功率超过当前制氢系统的总负荷需求,且当前电网电价高于设定的上限阈值时,控制单元将双向逆变器设置为并网输出模式,将多余电能反馈至交流电网; 当光伏发电功率无法满足制氢系统的负荷需求,且当前电网电价低于设定的经济性购电阈值,同时电网所提供的电力碳排放强度低于设定的环保性临界值时,控制单元控制双向逆变器从电网购入电能用于制氢。
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