一种光伏电站产消效率提升系统的制作方法

本实用新型涉及光电发电领域，尤其是一种光伏电站产消效率提升系统。

背景技术：

传统的并网太阳能电站通过太阳能组件及控制系统将太阳能转换成直流电能，然后通过汇流箱连接获得需要的电压与功率的直流电汇总输出，通过直流配电单元进行配电，然后在逆变器的作用下将直流电转换成交流电，转换成的交流电一部分可通过交流配电单元直接输送到周边用电区域，进行就地消纳；无法就地消纳的过剩部分通过同期设备将交流电的频率、相位调整到符合国家电网并网要求的电能，然后通过升压变压设备调整到合适的电压与国家电网进行并网。

传统的逆变器的效率大概为96%，同期设备和升压器大效率大概为95%；而国家电网的能量传递效率为80%左右；所以通过并入国家电网的效率大概为73%，电能的利用率低下；而利用电网中的电能进行电解水生产氢气，通过变压整流，其效率只有92%。通过电网输电在进行氢能的生产的整体效率为67%。

由于电能生产与消纳环节电能转换输送流程长，存在电能利用率低下，需要各种电能转换设备，设备成本高，前期投入高等问题。

技术实现要素：

本实用新型的实用新型目的在于：基于目前我国电力输配采用高压交流输配与短期内国内电力过剩，存在供需矛盾。为避免传统并网光伏电站逆变器、同步同期调整设备及升压设备功率损耗，提高光伏电站效率，并电力就地消纳，缓解短期内电力供大于求矛盾、节省电站建设费用与提高电站发电效率，提供一种光伏电站产消效率提升系统。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种光伏电站产消效率提升系统，包括直流配电单元，直流配电单元通过电缆与电解水装置电力相连，电解水装置将电能转换成清洁无污染的氢气；还包括燃气管道氢气掺入装置，电解水装置的氢气输出端通过管道与燃气管道氢气掺入装置连接。

进一步地，本实用新型还公开了一种光伏电站产消效率提升系统的优选结构，所述电解水装置通过管道与压缩单元相连。还包括有压缩单元，压缩单元通过管道与电解水装置相连；所述直流配电单元连接压缩单元电机；所配直流电机与直流配电单元相连，经压缩后H2充装至高压H2瓶组。

进一步地，所述系统还包括有太阳能组件及控制系统，太阳能组件及控制系统通过电缆与汇流箱电力连接，汇流箱可将多输入直流电源进行功率汇总成单输出直流电源；汇流箱通过电缆与直流配电单元电力连接。

进一步地，所述系统还包括运输系统，运输系统包括高压瓶组车，高压瓶组车回程运输高压氢气，高压瓶组车去程运输纯化水。

进一步地，还包括有氧气压缩装置，氧气压缩装置通过管道与电解水装置相连，氧气压缩装置直流电机通过电缆与直流配电单元电力连接。

进一步地，还包括有电解水废液回收装置，电解水废液回收装置通过管道与电解水装置相连，电解水废液回收装置通过电缆与直流配电单元电力连接。

进一步地，所述电解水废液回收装置包括重水提纯装置，重水提纯装置可将电解水产生的废液中的高浓度重水进行分离和提纯。

进一步地，还包括有压缩单元，压缩单元的动力设备为直流电机，压缩单元通过电缆与直流配电单元电力连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、通过采用以上技术方案，本专利技术方案的电能利用效率与传统发电并网后从电网下载电能电解水生产方法比，总体提高效率在32%左右，就地消纳电力能力高，能缓解短期内国内电力供大于需矛盾、节省电力上网相关设备成本，以纯清洁能源H2代替电能，改变了能源存储、运输、利用结构型式，扩展了能源消纳途径。

2、光伏电站与风电站直流发电与直流消纳的供需融合，电力生产与消纳的接合工艺省去了电能输配所需的逆变、升压与直流负荷的整流电能损耗，提高了电站及电解水装置电能生产与利用效率。

3、通过使用本技术方案，能有效提高能源利用方面的经济效益、社会效益、环境效益。

4、产消的接合，为目前国内短期存在的电能产能过剩提供了光伏与风电站可持续发展的技术方向。

5、专利方案将过剩在电能转化成纯清洁能源H2为载体的能源载体模式，有效解决了太阳能及风能储能模式，相应拓展了光、风能利用模式及两行业在能源市场利用份额。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是并网太阳能电站电力输送、电解水电力消纳结构框图。

图2是本实用新型的系统结构框图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1，传统的并网太阳能电站通过太阳能组件及控制系统将太阳能转换成直流电能，然后通过汇流箱连接获得所需电压与功率的直流电能，通过直流配电单元进行配电，然后在逆变器的作用下将直流电转换成交流电，生成交流后一部分可通过交流配电单元直接输送到周边用电区域，进行就地消纳；无法就地消纳的过剩部分通过同期设备将交流电的频率及相位调整到符合国家电网并网要求的技术参数，再通过升压变压设备调整到合适的电压与国家电网进行并网。

传统的逆变器的效率大概为96%，同期设备和升压器大效率大概为95%；而国家电网的能量传递效率为80%左右；所以通过并入国家电网的效率大概为73%，电能的生产与传输效率低下；而利用电网中的电能进行电解水生产氢气，通过变压整流，其效率只有92%。通过电网输电在进行氢能的生产的整体效率为67%。

如图2所示，本技术方案包括太阳能组件及控制系统，太阳能组件及控制系统可将太阳能转换成电能；太阳能组件及控制系统连接有汇流箱，汇流箱经过对光伏组件的串并连接，获得合适的电压与功率的直流电能；汇流箱通过电缆与直流配电单元电力连接。直流配电单元分别电力连接电解水装置和H2压缩单元，电解水装置将电能直接转换成清洁无污染的氢气和氧气；生成的氢气可通过燃气管道氢气掺入装置掺入到燃气管道运输系统进行运输，提高天然气的热效率，降低天然气燃烧的二氧化碳排放量。且通过管道进行氢气运输，效率高，能提高现有管道系统的运输效率。电解水装置通过管道与压缩单元相连；通过直流电机带动压缩单元，压缩单元与直流配电单元电力相连，压缩单元利用直流电对氢气进行压缩并充装到氢气容器中。

系统还包括运输系统，运输系统采用高压瓶组车，高压H2瓶组车去程运输纯化水，返程运输高压H2产品，实现循环有序运输。

这样，根据光伏电站发电规模计算配套电解水装置产能，电解水装置电解电压决定光伏电站发电电压等级；与传统电解水装置相比，专利技术中用到的装置无需配置大型整流器，节省设备投资同时提高电能利用效率。本专利技术不仅在发电阶段节省设备投资与提高能源利用效率，在能源消费阶段也具有相同的作用。

本专利技术前端电能产生可采用光伏与风能合建配置，以平衡昼夜间光能发电差异，达到电能产能的稳定，从而将保证装置的24小时稳定运行的目的。H2作为纯清洁能源，其利用市场范围广阔，相对电力利用更为灵活，H2利用后无环境污染；可进入长输管道、加气站、合成氨等化工装置。

本实用新型通过将风能或太阳能电站产生的直流电通过电解水装置转换成氢能，其能源利用效率在98%左右，大大提高了风能或太阳能电站的利用效率，与传统的电解水能源利用方式效率相比，提高了32%。在提高能源利用效率的同时，节省了电站并网及电解水装置所需要的设备成本，进一步提高电站和电解水生产的经济效益。

实施例1：

在以上实施方式的基础上，本实用新型还公开了一种光伏电站产消效率提升系统的优选结构；设置有电解水废液回收装置，电解水废液回收装置通过管道与电解水装置相连，电解水废液回收装置通过电缆与小型逆变器电力连接。电解水废液回收装置包括重水提纯装置，重水提纯装置可将电解水产生的废液中的高浓度重水进行分离和提纯。通过设置电解废液回收装置，可将水电解后剩余的废水进行提纯回收，可得到价格高昂的重水；这样能进一步提高电解水装置的经济效益。

实施例2：

在实施例1或基本实施方式的基础上，还设置有氧气压缩装置，氧气压缩装置通过管道与电解水装置相连，氧气压缩装置通过电缆与直流配电装置电力连接。

电解水装置附产品为99.9%纯度的氧气，通过设置氧气压缩装置，可将电解水产生的氧气进行包装和保存，并运用到冶炼、焊接、化工等领域。这样，能更进一步地提高系统的经济效益。

实施例3：

太阳能组件及控制系统可等同替换成风力发电、水电、潮汐发电、地热发电、波浪发电、盐度差发电等清洁电能中的一种或几种的组合，实现对远程输送成本高、供大于求的清洁电能的高效利用，提高电站和电解水装置的能量利用效率，从而提高其经济效益。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。