一种离网稳定供电的制氢掺氢系统的制作方法

本发明涉及掺氢，具体涉及一种离网稳定供电的制氢掺氢系统。

背景技术：

1、氢能是一种清洁能源，燃烧产物只有水，是未来实现双碳目标的重要能源形式之一。然而目前天然气掺氢的氢气来源大多为炼化工艺副产品，具有一定的不稳定性。另一方面，掺氢混气装置耗电量大，亟需一种方法降低掺氢混气的供电成本。

2、现有技术中，中国专利cn212033831u公开了一种天然气掺氢混气站的自供电系统，包括天然气掺氢混气装置、压差发电设备、pem氢燃料电池、燃气调压器、电力供应控制装置和供电装置。通过燃气调压器形成上游来向天然气在增压发电支路中的流量分配，供压差发电设备发电输出。pem氢燃料电池利用车载氢气源进行发电输出。车载氢气源提供的氢气源同时也作为掺氢氢气源。供电装置承接两路发电输出进行电压转换和功率控制后位天然气掺氢混气装置提供电力供应。在供电过程中，受pem氢燃料电池技术成本高企影响，氢燃料电池供电成本较高，使得掺氢天然气成本较高，电力调控效能降低。而采用车载氢气源虽然可以利用缓冲罐缓冲供氢资源，但无法形成稳定气源保证。一旦上游的氢气源中断，整个掺氢天然气管网气质将受到影响。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明实施例提供一种离网稳定供电的制氢掺氢系统，解决现有天然气掺氢混气过程中氢气来源稳定性差、电力调控效能有限的技术问题。

2、本发明实施例的离网稳定供电的制氢掺氢系统，包括：

3、光伏阵列，用于将太阳光能转换为初级电能输出；

4、光伏控制器，用于将第一部分初级电能转换为指定电压的充电直流功率输出，并进行过充保护；

5、直流稳压器，用于对第二部分初级电能进行稳压形成指定掺氢电压的第一掺氢直流功率输出；

6、储能蓄电池，用于存储充电直流功率电能，形成制氢直流功率输出和第二掺氢直流功率输出；

7、电解水制氢设备，用于接收制氢直流功率驱动电解水制氢过程形成初级氢气气源；

8、氢气干燥器，用于对初级氢气进行净化和干燥形成纯氢气源；

9、氢气缓冲罐，用于对纯氢气源和移动氢气源的氢气进行缓冲储存；

10、流量比例控制装置，用于根据pid控制逻辑形成天然气和氢气的流量控制参数，控制用于掺混的天然气和氢气的流量比例；

11、掺氢混气装置，用于根据掺混控制参数利用掺氢直流功率对天然气管道传输的天然气和氢气缓冲罐输出的氢气进行掺混形成压力参数、流量参数和温度参数符合需求的掺氢天然气后输出至掺氢天然气管网。

12、本发明一实施例中，所述光伏阵列总功率设置20％冗余量。

13、本发明一实施例中，所述光伏控制器采用mppt控制器。

14、本发明一实施例中，所述储能蓄电池建立形成制氢直流功率和第二掺氢直流功率可以并行输出或择一输出的接口电路。

15、本发明一实施例中，所述电解水制氢设备采用pem电解水制氢设备。

16、本发明一实施例中，设置定时控制电路，用于控制第一掺氢直流功率白天输出，第二掺氢直流功率夜晚输出。

17、本发明实施例的离网稳定供电的制氢掺氢系统利用绿能制氢的同时为天然气掺氢提供冗余电力。结合绿能制氢气源与移动氢气源，保证了掺氢过程的持续性和高效性。实现了在氢源不稳定的条件下提供持续、稳定、清洁的氢气和掺氢天然气。通过稳压器和蓄电池储能将不稳定的光伏发电转为稳定输出的直流电源，大幅度减少了交直流转换过程中的电能损耗。相较于现有技术，节约了压差发电设备和pem氢燃料电池的投资成本，降低了技术复杂性风险。同时降低了中低压管网的改造成本和改造风险。有效提高了电解水制氢和掺氢混气过程的电力保障等级。

技术特征：

1.一种离网稳定供电的制氢掺氢系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的离网稳定供电的制氢掺氢系统，其特征在于，所述光伏阵列总功率设置20％冗余量。

3.如权利要求1所述的离网稳定供电的制氢掺氢系统，其特征在于，所述光伏控制器采用mppt控制器。

4.如权利要求1所述的离网稳定供电的制氢掺氢系统，其特征在于，所述储能蓄电池建立形成制氢直流功率和第二掺氢直流功率可以并行输出或择一输出的接口电路。

5.如权利要求1所述的离网稳定供电的制氢掺氢系统，其特征在于，所述电解水制氢设备采用pem电解水制氢设备。

6.如权利要求1所述的离网稳定供电的制氢掺氢系统，其特征在于，设置定时控制电路，用于控制第一掺氢直流功率白天输出，第二掺氢直流功率夜晚输出。

技术总结
本发明提供一种离网稳定供电的制氢掺氢系统，解决氢气来源稳定性差、电力调控效能有限的技术问题。包括：光伏阵列将光能转换为初级电能；光伏控制器将部分初级电能转换为充电直流功率输出；直流稳压器将另部分初级电能形成第一掺氢直流功率输出；储能蓄电池存储充电直流功率电能，形成制氢直流功率输出和第二掺氢直流功率输出；电解水制氢设备接收制氢直流功率形成初级氢气气源；氢气干燥器净化和干燥形成纯氢气源；氢气缓冲罐对氢气进行缓冲储存；流量比例控制装置控制用于掺混的天然气和氢气的流量比例；掺氢混气装置利用掺氢直流功率对天然气和氢气进行掺混符合需求的掺氢天然气后输出至掺氢天然气管网。保证了掺氢过程的持续性和高效性。

技术研发人员：郭保玲,邸鑫,张玉星,马旭卿,刘慧,闫松,张慎颜,胡彦
受保护的技术使用者：北京市燃气集团有限责任公司
技术研发日：20230815
技术公布日：2024/3/5