风光互补氢储能混合发电系统的制作方法

本发明涉及一种风光互补氢储能混合发电系统。

背景技术：

随着我国可再生能源发电比例的快速增大（据国家发展改革委能源研究所最新预测：2030年中国电力结构中可再生能源发电比例将从2015年的24%扩大到53%），同时也存在发电和负荷中心在地理上的布局不均。从分布上看，新能源开发主要集中在“三北”地区，风电、光电装机容量分别占全国的77%和41%，规模大、当地市场空间却有限，难以就地消纳。从输送能力上看，“三北”地区跨省区输电能力仅有新能源装机总量的22%，电力市场的建设也仍处于起步阶段，难以适应新能源大规模交易、外送的需要。

尤其是在偏远地区或海岛等地区，受困于电能的传输条件，在使用过程中，无法进行电能的及时传输，因此常常会发生电能无法及时有效的供给，还有改进的空间。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种光互补氢能储能混合发电系统，能够充分利用周围的自然资源，作为可再生能源供电于负载，并且存储多余的能量以备后用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种风光互补氢储能混合发电系统，还包括供电于负载的风力发电模块、供电于负载的太阳能发电模块，以及，处理电能的主控模块、储能模块、以及用于将储能模块所储备的储能发送至主控模块的燃料电池发电模块；

若风力发电模块所输送的电能、太阳能发电模块所输送的电能、以及供电电源传输于负载的电能总和超过负载目前所需电能，所述主控模块控制多余的电能传输至储能模块；反之，则所述主控模块控制燃料电池发电模块将储能模块处的电能反馈至负载。

采用上述方案，通过风力发电模块、以及太阳能发电模块的设置可在恶劣的环境中对负载进行供电，而且在出现供电能量超出负载所需电能的时候，由于储能模块的设置可对这部分多余的能量进行存储，而在风力发电模块或太阳能发电模块无法进行供电，从而造成负载无法正常运行时，启动燃料电池发电模块将存储于储能模块处的储备电能回馈给负载，实现负载的持久运行，而不受到外界环境的影响。

作为优选，还包括设置于风力发电模块处以检测外界环境风力情况并将外界环境风力情况传送至主控模块的风力检测模块，当风力检测模块所传送的风力检测信号超过主控模块所预设的基准风力的时候，所述主控模块控制风力发电模块进行发电。

采用上述方案，通过风力检测模块的设置可自动对风力发电模块周围的风力情况进行检测，并且在满足条件的情况下，才启动风力发电模块进行发电，而不至于在无风环境下无法进行。

作为优选，还包括设置于太阳能发电模块以检测光照情况并光照情况传输至主控模块的光照检测模块，当光照检测模块所传送的光照检测信号超出主控模块所预设的光照基准信号，所述主控模块控制太阳能发电模块进行发电。

采用上述方案，通过光照检测模块来检测光照情况，以判断在此光照情况下是否适合太阳能发电模块进行发电，在符合太阳能发电模块发电的情况下进行发电。

作为优选，所述储能模块包括受控于主控模块以实现制氢的制氢单元以及连接于制氢单元以吸取制氢单元的氢气并进行存储的储氢单元。

采用上述方案，通过制氢单元的设置可利用来自主控模块处的电能制氢，并且在满足条件的时候将制造的氢气存储于储氢单元中，以备后续在使用的时候可以及时的提取氢气制造相应的电能。

作为优选，还包括设置于制氢单元位置处以检测制氢单元内部的第一氢气压力检测模块，当第一氢气压力检测模块所检测到的压力达到预设的氢气压力的时候，主控模块启动储氢单元吸取存储于制氢单元内的氢气。

采用上述方案，通过第一氢气压力检测模块的设置可在氢气压力达到要求的时候将氢气引入至制氢单元内，以防止制氢单元内部的压力超出标准，而无法正常的使用。

作为优选，还包括设置于储氢单元内氢气内以检测氢气压力的第二氢气压力检测模块，以及分别设置于风力发电模块、太阳能发电模块处的电能的电能计量装置，第二氢气压力检测模块将所检测到的氢气压力和预设的储氢单元存储满氢气时的压力进行比较，主控模块在储氢单元存储满氢气的时候启动电能计量装置；

电能计量装置以风力发电模块或太阳能模块处一个或多个的值、供电电源所释放的电能相加，以其中超过负载所需电能且最接近负载所需电能所对应的模块为启动模块，关闭其余模块。

采用上述方案，通过第二氢气压力检测模块的设置可在储氢单元内部的氢气达到充满状态的时候，启动风力发电模块或太阳能模块的一个或多个，可实现在满足充电的情况，减少能量的损失。

作为优选，还包括设置于风力发电模块以检测风力发电模块附近的温度情况并输出第一温度检测信号的第一温度检测模块，以及设置于太阳能发电模块以检测太阳能发电模块附近的温度情况并输出第二温度检测信号的第二温度检测模块、以及警示模块；

当第一温度检测模块或第二温度检测模块中的一个超过主控模块预设的温度时，启动警示模块警示于工作人员。

采用上述方案，通过第一温度检测模块的设置可对风力发电模块的温度进行检测，而且通过第二温度检测模块的设置可对太阳能发电模块的温度情况进行检测，并且在两者之一出现温度超标的情况下会通过警示模块警示于工作人员。

作为优选，所述警示模块包括受控于主控模块的声音提示单元以及发光提示单元。

采用上述方案，通过声音提示单元以及发光提示单元的设置可对工作人员进行提示，从而实现对工作人员进行较好的提示。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.利用风能、太阳能、燃料电池发电系统互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性。

2.通过合理地设计与匹配，可以基本上由风光互补发电系统供电，很少或基本不用启动备用电源如柴油机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。

3.氢储能系统充分利用风力、太阳能的余电进行能量的储存。风力发电、太阳能供电不足时燃料电池系统利用足够的氢气进行电能供应。高效解决弃风、弃光的效纳问题。

附图说明

图1为风光互补氢储能混合发电系统的系统框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

风光互补氢储能混合发电系统包括供电于负载的风力发电模块、供电于负载的太阳能发电模块，以及，处理电能的主控模块、储能模块、以及用于将储能模块所储备的储能发送至主控模块的燃料电池发电模块。

风力发电模块包括风力机、风力发电机、控制器，通过风力机将外界环境中的风力转换为机械能，而风力发电机将对应的机械能转换为电能，最后通过主控模块转换为220v/380vac的电能以实现对负载的持续供电。

太阳能发电模块包括太阳能电池板，太阳能电池板通过光伏效应将光能转换为电能，与风力发电模块类似，最后都是通过主控模块将对应的电能转换为220v/380vac以实现对负载供电。

储能模块包括受控于主控模块以实现制氢的制氢单元以及连接于制氢单元以吸取制氢单元的氢气并进行存储的储氢单元。

制氢单元主要是通过水电解制氢机实现的，通过引入主控模块传输的电能进入水电解制氢机中来制造对应的氢气，而为加好的判断合适将制造好的氢气引入至储氢单元中，还包括设置于制氢单元位置处以检测制氢单元内部的氢气压力检测模块，当氢气压力检测模块所检测到的压力达到预设的氢气压力的时候，主控模块启动储氢单元吸取存储于制氢单元内的氢气，综上实现了储氢的工作。

若风力发电模块所输送的电能、太阳能发电模块所输送的电能、以及供电电源传输于负载的电能总和超过负载目前所需电能，所述主控模块控制多余的电能传输至储能模块；反之，则所述主控模块控制燃料电池发电模块将储能模块处的电能反馈至负载。

此外，由于储能模块本身有其储氢上限，因此，当到达储氢上限时，此时如果风力发电模块、太阳能发电模块均处于发电状态，而且能量超出负载所需能量，此时会相应造成能源的浪费，因此风光互补氢储能混合发电系统还包括设置于风力发电模块处以检测外界环境风力情况并将外界环境风力情况传送至主控模块的风力检测模块，当风力检测模块所传送的风力检测信号超过主控模块所预设的基准风力的时候，所述主控模块控制风力发电模块进行发电,风力发电模块优选风速传感器。

风光互补氢储能混合发电系统还包括设置于太阳能发电模块以检测光照情况并光照情况传输至主控模块的光照检测模块，光照检测模块优选光传感器，具体型号优选g52561，当光照检测模块所传送的光照检测信号超出主控模块所预设的光照基准信号，所述主控模块控制太阳能发电模块进行发电。

风光互补氢储能混合发电系统还包括设置于制氢单元位置处以检测制氢单元内部的第一氢气压力检测模块，当第一氢气压力检测模块所检测到的压力达到预设的氢气压力的时候，启动储氢单元吸取存储于制氢单元内的氢气，第一氢气压力检测模块主要是氢气传感器，氢气传感器在常温下对氢气非常敏感且具有很好的选择性，可以作为检测环境中氢气压力的传感。

风光互补氢储能混合发电系统还包括设置于储氢单元内氢气内以检测氢气压力的第二氢气压力检测模块，以及分别设置于风力发电模块、太阳能发电模块处的电能的电能计量装置，电能计量装置电能计量装置是用于测量、记录发电量、供(互供)电量、厂用电量、线损电量和用户用电量的计量器具，第二氢气压力检测模块将所检测到的氢气压力和预设的储氢单元存储满氢气时的压力进行比较，主控模块在储氢单元存储满氢气的时候；电能计量装置以风力发电模块或太阳能模块处一个或多个的值，和供电电源所释放的电能相加，以其中超过负载所需电能且最接近负载所需电能所对应的模块为启动模块，关闭其余模块，从而在储能模块储存好能量以后，减少发电模块，从而降低能量的损失，并且减少了能量的重复利用,第二氢气压力检查模块亦为氢气传感器。

此外，风光互补氢储能混合发电系统还包括设置于风力发电模块以检测风力发电模块附近的温度情况并输出第一温度检测信号的第一温度检测模块，以及设置于太阳能发电模块以检测太阳能发电模块附近的温度情况并输出第二温度检测信号的第二温度检测模块、以及警示模块；第一温度检测模块、以及第二温度检测模块的型号为ds18b20to-92，当第一温度检测模块或第二温度检测模块中的一个超过主控模块预设的温度时，启动警示模块警示于工作人员，为保证较好的提示于工作人员，警示模块包括受控于主控模块的声音提示单元以及发光提示单元，声音提示单元优选扬声器以实现发声对工作人员进行提示，而发光提示单元优选频闪发光二极管，以较好的提示于工作人员。

总体过程如下：

首先设置于风力发电模块处的风力检测模块，以及设置于太阳能发电模块处的光照检测模块，和主控模块处预设值进行比较，在达到主控模块预设值的时候，启动风力发电模块、以及太阳能发电模块供电于负载。

若风力发电模块所输送的电能、太阳能发电模块所输送的电能、以及电网传输于负载的电能总和超过负载目前所需电能，所述主控模块控制多余的电能传输至储能模块。

而当后续出现储能模块出现充满电的时候，亦会通过电能计量模块计算出超过负载所需电能且最少的模块发电，以在减少能量损失的情况减少发电模块的使用，保证两者的使用寿命。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。