一种空中制氢储运系统与空中储运氢气的方法

技术领域

本发明涉及氢能储运技术领域，尤其涉及一种空中制氢储运系统与空中储运氢气的方法。

背景技术

氢气能源的储运是氢能产业发展中的重要一环。氢气运输的距离通常较长，由于氢气的密度非常小，在运输过程中的运输量少，导致运输效率低下，运输成本占氢气总成本的30％至40％，成本居高不下。

以目前高压气态运输为例，20MPa的氢气运输车整车重量加上氢气重量接近40吨左右，但实际有效的氢气运输量仅300多公斤，占整车重量的不足1％。

因此，氢能储运效率低，运输成本高是目前亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种空中制氢储运系统与空中储运氢气的方法，以解决氢能储运效率低，运输成本高的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例第一方面公开一种空中制氢储运系统，所述系统包括：气囊、辅助制氢设备、载具、制储氢装置和动力装置；

所述气囊上设置有所述辅助制氢设备；所述辅助制氢设备用于进行光伏发电和收集过滤雨水；

所述气囊和所述载具连接；所述制储氢装置和所述动力装置设置在所述载具内部；所述动力装置分别连接所述辅助制氢设备和所述制储氢装置，所述动力装置用于提供动力和为所述制储氢装置进行供电；所述制储氢装置连接所述辅助制氢设备，所述制储氢装置用于制作氢气并进行储存。

优选的，所述辅助制氢设备包括：光伏阵列、雨水收集装置和雨水过滤装置；

所述光伏阵列和所述雨水收集装置设置在所述气囊外表面，所述光伏阵列用于接收太阳辐射进行光伏发电，为所述动力装置进行供电；所述雨水收集装置用于收集所述气囊顶部的雨水；

所述雨水过滤装置分别连接所述雨水收集装置和所述制储氢装置；所述雨水过滤装置用于过滤所述雨水收集装置收集的雨水，并将过滤的雨水输送至所述制储氢装置。

优选的，所述气囊外表面设置有均匀分布的多条所述光伏阵列。

优选的，所述雨水收集装置包括雨水量监测装置、雨水收集口和水管；

所述雨水收集口设置在所述气囊的顶部，所述雨水收集口用于收集所述气囊顶部的雨水；所述雨水收集口上设置有阀门，所述阀门用于控制雨水的流量；所述雨水量监测装置用于监测所述雨水收集装置中的雨水量；

所述水管连接所述雨水收集口和所述雨水过滤装置，所述水管用于将所述雨水收集口收集的雨水输送至所述雨水过滤装置。

优选的，所述动力装置包括：双向变流器、蓄电池和动力系统；

所述双向变流器分别连接所述光伏阵列、所述蓄电池和所述制储氢装置，所述双向变流器用于接收所述光伏阵列发送的直流电，将所述直流电发送至所述蓄电池；所述双向变流器还用于将所述直流电转换为交流电，为所述制储氢装置进行供电；

所述蓄电池连接所述动力系统；所述蓄电池用于存储电能，并为所述动力系统提供所述电能；所述动力系统用于基于所述电能提供动力。

优选的，所述气囊为氢气球气囊，用于存储氢气。

优选的，所述制储氢装置包括制充氢一体机、氢燃料电池和储氢设备；

所述制充氢一体机分别连接所述动力装置、所述辅助制氢设备、所述氢燃料电池、所述储氢设备和所述气囊；所述制充氢一体机用于接收所述辅助制氢设备过滤的雨水，基于过滤的雨水制作氢气并将所述氢气分别输送至所述氢燃料电池、所述储氢设备和所述气囊；所述储氢设备中设置有氢含量监测装置，所述氢含量监测装置用于监测所述储氢设备中的氢含量；所述氢燃料电池用于基于所述氢气生成电能并存储，所述储氢设备用于储存所述氢气，所述气囊用于基于所述氢气提供升力。

优选的，所述氢燃料电池与所述动力装置连接，所述氢燃料电池用于为所述动力装置进行供电。

优选的，所述气囊外表面均匀分布有多个雨量传感器；所述雨量传感器用于检测所述气囊外表面的雨量。

本发明实施例第二方面公开一种空中储运氢气的方法，应用于上述本发明实施例第一方面公开的空中制氢储运系统，所述方法包括：

根据卫星云图和预设运输终点控制空中制氢储运系统进行移动，并实时监测制储氢装置中的氢含量和雨水收集装置中的雨水量；

基于所述制储氢装置中的氢含量和所述雨水收集装置中的雨水量确定所述空中制氢储运系统的运行模式，其中，运行模式包括第一运行模式和第二运行模式；

当所述制储氢装置中的氢含量和/或所述雨水收集装置中的雨水量满足第一预设条件时，控制所述空中制氢储运系统进入第一运行模式，所述第一运行模式指征控制所述空中制氢储运系统根据当前位置和所述预设运输终点进行移动，直至到达所述预设运输终点；

当所述制储氢装置中的氢含量和所述雨水收集装置中的雨水量均不满足第一预设条件时，控制所述空中制氢储运系统进入第二运行模式，所述第二运行模式指征控制所述空中制氢储运系统根据第一运动方向进行移动，收集雨水直至所述雨水收集装置中的雨水量大于预设值时，控制所述空中制氢储运系统根据第二运动方向进行移动；所述第一运动方向和所述第二运动方向分别根据雨量传感器检测的实时雨量信号值进行确定；

当所述空中制氢储运系统满足第二预设条件时，将所述第二运行模式切换为所述第一运行模式。

优选的，根据雨量传感器检测的实时雨量信号值确定第一运动方向的过程，包括：

获取所有雨量传感器检测的实时雨量信号值，从所有实时雨量信号值中选取最大雨量信号值；

计算所述最大雨量信号值与所有实时雨量信号值的均值的差值；

将所述差值和预设阈值进行比较，根据比较结果确定第一运动方向。

优选的，所述将所述差值和预设阈值进行比较，根据比较结果确定第一运动方向，包括：

将所述差值和预设阈值进行比较；

若所述差值大于所述预设阈值，则确定所述最大雨量信号值对应的所述雨量传感器的方向为第一运动方向；

若所述差值不大于所述预设阈值，则获取所有光伏阵列的电流值；

从所有光伏阵列的电流值中选取最小电流值；

确定所述最小电流值对应的所述光伏阵列的方向为第一运动方向。

优选的，根据雨量传感器检测的实时雨量信号值确定第二运动方向的过程，包括：

获取所有雨量传感器检测的实时雨量信号值，从所有实时雨量信号值中选取最小雨量信号值；

计算所有实时雨量信号值的均值与所述最小雨量信号值的差值；

将所述差值和预设阈值进行比较，根据比较结果确定第二运动方向。

优选的，所述将所述差值和预设阈值进行比较，根据比较结果确定第二运动方向，包括：

将所述差值和预设阈值进行比较；

若所述差值大于所述预设阈值，则确定所述最小雨量信号值对应的所述雨量传感器的方向为第二运动方向；

若所述差值不大于所述预设阈值，则获取所有光伏阵列的电流值；

从所有光伏阵列的电流值中选取最大电流值；

确定所述最大电流值对应的所述光伏阵列的方向为第二运动方向。

优选的，所述方法还包括：

当所述制储氢装置中的氢含量不满足所述预设条件，且所述雨水收集装置中的雨水量满足所述预设条件时，利用所述制储氢装置基于所述雨水收集装置中的雨水制氢并存储氢气。

基于上述本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统与空中储运氢气的方法，该系统包括气囊、辅助制氢设备、载具、制储氢装置和动力装置；气囊上设置有辅助制氢设备；气囊和载具连接；制储氢装置和动力装置设置在载具内部；动力装置分别连接辅助制氢设备和制储氢装置；制储氢装置连接辅助制氢设备。利用制储氢装置存储运输的氢气，若制储氢装置中氢含量低于阈值且雨水收集装置中的雨水量不大于限制值，则根据实时雨量信号值确定第一运动方向；根据第一运动方向移动以收集雨水。若收集的雨水量大于预设值，则根据实时雨量信号值确定第二运动方向，以离开降雨云团，实现边运输边制氢，充分地利用了太阳能资源和雨水资源，气囊提供升力的同时增加了储氢容量，降低了运输成本、制氢和运输氢气的周期，提高了氢能储运效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统的第一示意图；

图2为本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统的第二示意图；

图3为本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统的第三示意图；

图4为本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统的第四示意图；

图5为本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统的第五示意图；

图6为本发明实施例提供的空中制氢储运系统的俯视图；

图7为本发明实施例提供的空中制氢储运系统的物料和能量传递示意图；

图8为本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统的运动轨迹示意图；

图9为本发明实施例提供的一种空中储运氢气的方法的流程图；

图10为本发明实施例提供的确定第一运动方向的流程图；

图11为本发明实施例提供的确定第二运动方向的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

由背景技术可知，目前市面上主要的商用运输氢气手段以高压气态运输为例，20MPa的氢气运输车整车加上氢气，总重量接近40吨，但实际有效的氢气运输量仅300多公斤，占整车重量的不足1％。存在氢能储运效率低，运输成本高的问题。

因此，本发明实施例提供一种空中制氢储运系统与空中储运氢气的方法，该系统包括气囊、辅助制氢设备、载具、制储氢装置和动力装置；气囊上设置有辅助制氢设备；气囊和载具连接；制储氢装置和动力装置设置在载具内部；动力装置分别连接辅助制氢设备和制储氢装置；制储氢装置连接辅助制氢设备。利用制储氢装置存储运输的氢气，若制储氢装置中氢含量低于阈值且雨水收集装置中的雨水量不大于限制值，则根据实时雨量信号值确定第一运动方向；根据第一运动方向移动以收集雨水。若收集的雨水量大于预设值，则根据实时雨量信号值确定第二运动方向，实现边运输边制氢，充分地利用了太阳能资源和雨水资源，气囊提供升力的同时增加了储氢容量，降低了运输成本、制氢和运输氢气的周期，提高了氢能储运效率。

参见图1，示出了本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统的第一示意图，该系统包括：气囊1、辅助制氢设备2、载具3、制储氢装置4和动力装置5。

具体的，气囊1上设置有辅助制氢设备2。

需要说明的是，辅助制氢设备2用于进行光伏发电和收集过滤雨水。

具体的，气囊1和载具3连接。制储氢装置4和动力装置5设置在载具3内部。动力装置5分别连接辅助制氢设备2和制储氢装置4。制储氢装置4连接辅助制氢设备2。

需要说明的是，动力装置5用于提供动力和为制储氢装置4进行供电；制储氢装置4用于制作氢气并进行储存。

在本发明实施例中，通过气囊提供辅助制氢设备的铺设条件，利用气囊提供升力，辅助制氢设备进行光伏发电和收集过滤雨水，为制储氢装置提供制氢辅助；基于动力装置提供动力使空中制氢储运系统进行移动，提高了氢能储运效率，降低了运输成本。

结合图1示出的内容，参见图2，示出了本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统的第二示意图。

具体的，辅助制氢设备2包括：光伏阵列6、雨水收集装置7和雨水过滤装置8。

具体的，光伏阵列6和雨水收集装置7设置在气囊1外表面。

需要说明的是，光伏阵列6用于接收太阳辐射进行光伏发电，为动力装置5进行供电；雨水收集装置7用于收集气囊1顶部的雨水。

在具体的实施例中，光伏阵列6是气囊1外表面沿气囊1球体北极到气囊1球体南极进行排布的纵向带，在纵向带上设置有多个均匀分布的光伏组件，这些光伏组件之间相互串联，光伏组件用于接收太阳辐射进行光伏发电，因此光伏阵列6的电流值体现了这些光伏组件接受到太阳辐照的光照强度。

其中，光伏组件可以是轻质光伏组件，轻质光伏组件贴在气囊1上，保证光伏发电的同时轻质光伏组件可以减轻气囊1的整体重量，降低对气囊1升空的影响。

具体的，气囊1外表面设置有均匀分布的多条光伏阵列6；多条光伏阵列6用于接收气囊1各个角度的太阳辐射，充分利用太阳能资源。

在一些实施例中，气囊1为氢气球气囊，用于存储氢气。

可以理解的是，气囊1为空中制氢储运系统提供升力，还可以用于存储氢气，增加氢气的储运量，并为光伏阵列6提供铺设条件。具体的，还可以调节气囊1中氢气的容量，以灵活调整气囊1的上升或下降。

具体的，动力装置5、雨水过滤装置8和制储氢装置4设置在载具3内部，气囊1和载具3连接。动力装置5分别连接光伏阵列6和制储氢装置4。

在一些实施例中，载具3由轻质的铝合金材料或碳纤维材料制成，载具3内部包裹着耐拉伸和防撕裂的特种材料。

需要说明的是，动力装置5用于提供动力和为制储氢装置4进行供电。

可以理解的是，光伏阵列6基于太阳能资源发电，将电能输送至动力装置5；动力装置5提供的动力使气囊1在空中进行移动，同时动力装置5为制储氢装置4进行供电，以便制储氢装置4制作氢气。

具体的，雨水过滤装置8分别连接雨水收集装置7和制储氢装置4。

需要说明的是，雨水过滤装置8用于过滤雨水收集装置7收集的雨水，并将过滤的雨水输送至制储氢装置4；制储氢装置4用于基于过滤的雨水制作氢气并进行储存。

可以理解的是，光伏制氢需要大量的水资源，利用气囊1跟随降雨云团，采用气囊1外表面的雨水收集装置7获取雨水资源，将雨水输送至雨水过滤装置8进行过滤，以使制储氢装置4基于过滤的雨水制作氢气并存储。既保证了源源不断的淡水资源，又避免了对当地水资源的过分消耗。

在本发明实施例中，利用氢气既是清洁能源，又可作为气球填充气体的双重特性，将气囊用作储氢，并在氢气运输过程中，跟踪积雨云团收集雨水，边运输边用光伏制氢。此外，通过制储氢装置向气囊填充氢气，实现气囊上升。也可以抽取气囊中的氢气，实现气囊下降。

结合图1和图2示出的内容，参见图3，示出了本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统的第三示意图。

具体的，雨水收集装置7包括雨水收集口201和水管202；其中，雨水收集口201设置在气囊1的顶部，雨水收集口201用于收集气囊1顶部的雨水；雨水收集口201上设置有阀门203，阀门203用于控制雨水的流量；水管202连接雨水收集口201和雨水过滤装置8，水管202用于将雨水收集口201收集的雨水输送至雨水过滤装置8。

在一些实施例中，雨水收集装置7还包括雨水量检测装置，用于检测雨水收集装置7中的雨水量。

可以理解的是，如图3所示，气囊1包裹在水管202的外表面，在一些实施例中，制储氢装置4制作的氢气可以通过水管202输送至气囊1。

需要说明的是，通过控制阀门203的开启和闭合，以达到控制雨水的流量的目的。具体的实现过程如下：

当制储氢装置4中的氢气少于预设氢气阈值时，控制阀门203开启。也就是说，当制储氢装置4中氢气的储量较少时，控制阀门203开启，将雨水收集口201收集的雨水输送至雨水过滤装置8。以便制储氢装置4基于过滤后的雨水制氢，增加制储氢装置4中氢气的储量。

当制储氢装置4中的氢气储量不少于预设氢气阈值时，控制阀门203关闭。也就是说，当制储氢装置4中的氢气储量饱和时，控制阀门203关闭。

可以理解的是，当动力装置5中的电能低于预设电能阈值时，需要将阀门203关闭，以停止将雨水收集口201收集的雨水输送至雨水过滤装置8，避免因制氢消耗较多电能，导致动力装置5中的电能严重不足。

在本发明实施例中，通过气囊顶部的雨水收集口收集雨水资源，利用雨水收集口的阀门灵活控制雨水的流量，从而为制充氢一体机提供适当的水资源。

结合图1至图3示出的内容，参见图4，示出了本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统的第四示意图。

具体的，动力装置5包括：双向变流器501、蓄电池502和动力系统503；其中，双向变流器501、蓄电池502和动力系统503设置于载具3内部。

具体的，双向变流器501分别连接光伏阵列6、蓄电池502和制储氢装置4。

需要说明的是，气囊1外表面的每个光伏阵列6都接入双向变流器501单独的最大功率点跟踪(Maximum PowerPoint Tracking，MPPT)中，以记录每个光伏阵列6的直流电流值I

可以理解的是，双向变流器501用于接收光伏阵列6发送的直流电，将直流电发送至蓄电池502；双向变流器501还用于将直流电转换为交流电，为制储氢装置4进行供电。蓄电池502连接动力系统503；蓄电池502用于存储电能，并为动力系统503提供电能；动力系统503用于基于电能提供动力。

需要说明的是，光伏阵列6接收太阳辐射生成直流电，通过双向变流器501一方面将直流电发送至蓄电池502，蓄电池502将直流电转化为化学能进行存储，同时蓄电池502为动力系统503提供电能；双向变流器501另一方面将直流电转换为交流电，为制储氢装置4进行供电。

在本发明实施例中，通过双向变流器将光伏阵列生成的直流电分为两部分，一部分为直流电直接为蓄电池进行充电，另一部分为直流电转换为交流电为制储氢装置进行供电。利用蓄电池存储电能，为空中制氢储运系统提供电能保障。通过动力系统提供动力以使空中制氢储运系统进行移动。

结合图1至图4示出的内容，参见图5，示出了本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统的第五示意图。

具体的，制储氢装置4包括制充氢一体机401、氢燃料电池402和储氢设备403。其中，制充氢一体机401分别连接动力装置5、雨水过滤装置8、氢燃料电池402、储氢设备403和气囊1。

需要说明的是，制充氢一体机401用于一方面接收双向变流器501发送的电能，另一方面接收雨水过滤装置8过滤的雨水，基于过滤的雨水制作氢气并将氢气分别输送至氢燃料电池402、储氢设备403和气囊1；氢燃料电池402用于基于氢气生成电能并存储，储氢设备403用于储存氢气，气囊1用于基于氢气提供升力。也就是说，制充氢一体机401可以为气囊1提供氢气补充，也可以将多余的氢气存储至储氢设备403中。

可以理解的是，储氢设备403可以是固态金属材质的储存设备。储氢设备中403设置有氢含量检测装置，用于检测储氢设备403中的氢含量。

在一些具体实施例中，氢燃料电池402和储氢设备403相互连接，储氢设备403可以将氢气输送至氢燃料电池402。氢燃料电池402和蓄电池502相互连接，当蓄电池502电能不足时，氢燃料电池402可以获取氢气进行发电，为蓄电池502提供电能。

结合图1至图5示出的内容，参见图6示出的空中制氢储运系统的俯视图，气囊1外表面设置有雨量传感器9；雨量传感器9用于检测气囊1外表面的雨量。

具体的，气囊1外表面设置有均匀分布的多个雨量传感器9；气囊1的四周均匀分布的雨量传感器9分别收集对应位置的雨量大小，为气囊1跟踪降雨云团提供了方向辅助。

在具体实现过程中，气囊1顶部存在坡向分界线10，其中坡向分界线10为圆圈状，围绕在雨水收集口的四周。坡向分界线10和雨水收集口201之间的坡向向里，呈漏斗状，以起到收集雨水的“漏斗”的作用。坡向分界线10和雨量传感器9之间的坡向向外。

在本发明实施例中，利用制充氢一体机实现空中制氢，采用氢燃料电池和储氢设备存储氢气，将氢气补充至气囊以提供升力。通过雨量传感器为气囊跟踪降雨云团提供方向辅助，提高跟踪效率，利用气囊顶部坡向向内的特点收集雨水，增加雨水的收集量。

结合图1至图6示出的内容，参见图7，示出了本发明实施例提供的空中制氢储运系统的物料和能量传递示意图。

具体的，轻质光伏组件接收太阳的辐射产生直流电，将直流电输送至双向变流器；双向变流器一方面将直流电输送至蓄电池，以使蓄电池将直流电转换为化学能进行存储。双向变流器另一方面将直流电转换为交流电输送至制充氢一体机，为制充氢一体机供电。

在一些实施例中，当蓄电池的电能不足时或出现其他情况时，双向变流器直接为动力系统提供电能。当光伏发电量不足时，蓄电池向双向变流器输送直流电，保障双向变流器正常工作。

需要说明的是，蓄电池为动力系统提供电能，以使动力系统为气囊提供动力进行移动。

具体的，雨水收集装置收集积雨云团的雨水，将雨水输送至雨水过滤装置进行过滤；制充氢一体机基于过滤的雨水制作氢气，将氢气输送至气囊、储氢设备和氢燃料电池。

需要说明的是，气囊利用氢气的特性提供升力；储氢设备存储氢气；氢燃料电池将氢气转换为化学能进行存储。

在一些实施例中，例如气囊中氢气过多或储氢设备中的氢气不足时，气囊可以将氢气输送至储氢设备进行存储；例如氢燃料电池需要基于氢气燃烧为蓄电池提供电能时，储氢设备可以将氢气输送至氢燃料电池。

可以理解的是，轻质光伏组件的重量约为9.9kg/PCS，小型的制充氢一体机的重量约为18kg，固态金属材质的储氢设备可以储存常温常压下近千体积的氢气，由此可知本发明实施例提供的空中制氢储运系统具备采用氢气球整体运输条件，实现边运输边制氢，在充分利用高空优质太阳能资源的同时，降低制氢和运输的周期。

在本发明实施例中，采用气囊的整体运输条件实现边运输边制氢，充分地利用了太阳能资源和雨水资源，通过气囊为整个系统提供升力的同时也增加了储氢容量，降低了运输成本、制氢和运输氢气的周期，提高了氢能储运效率。

结合图1至图7示出的内容，参见图8，示出了本发明实施例提供的一种空中制氢储运系统的运动轨迹示意图。

可以理解的是，空中制氢储运系统的运动轨迹可以分为升空过程阶段、收集雨水阶段、光伏制氢阶段、长距离运输阶段和降落阶段，下面对各个阶段进行解释说明。

在升空过程阶段，空中制氢储运系统位于运输起点，通过向气囊中填充氢气的方式升空，或者，通过收集雨水等方式获取水资源，再将制储氢装置基于水资源生成的氢气填充到储氢气囊中，从而产生足够的升力。

在收集雨水阶段，空中制氢储运系统在飞行过程中，获取卫星云图和自身定位信息，通过动力装置在大气对流层跟踪降雨云团。

具体的，由于卫星云图存在一定的滞后性和误差，因此在微观定位时可以结合气囊上所有光伏阵列的电流值序列I

例如，如果需要气囊跟踪降雨云团，则获取电流值序列中的电流最小值，确定电流最小值对应的光伏阵列的方向，控制气囊根据电流最小值对应的光伏阵列的朝向移动，从而跟踪降雨云团。如果需要气囊避开降雨云团，则获取电流值序列中的电流最大值，确定电流最大值对应的光伏阵列的方向，控制气囊根据电流最大值对应的光伏阵列的朝向移动，从而避开降雨云团。

在光伏制氢阶段，在空中制氢储运系统离开降雨云团后，由于天气条件好转，光伏发电正常，制储氢装置向气囊中填充氢气，使气囊迅速升高进入大气平流层。在大气平流层中空气稀薄，气囊产生的升力正好等于空中制氢储运系统的自身重量，因此气囊将悬浮在当前位置。

由于大气平流层辐照高、温度低、气流稳定可以实现高效光伏发电，空中制氢储运系统可以将储存的雨水进行高效制氢，并将产生的氢气储存在储氢设备中，还可以利用氢气为蓄电池充电。

在长距离运输阶段，空中制氢储运系统向运输终点移动，如果储氢设备中氢气还未充满，利用气囊中的氢气填充至储氢设备，同时减少升力实现气囊下降，然后再次跟踪降雨云团收集雨水，重复上述光伏制氢过程，直至储氢设备充满。

在降落阶段，空中制氢储运系统到达运输终点附近，从气囊中抽取氢气，向储氢设备供给氢气，减少升力实现气囊下降至运输终点。

在具体实现过程中，在运输终点用户可以卸下储氢设备，也可以抽取气囊中的氢气，等待下次运输。

在本发明实施例中，气囊用作储氢为整个系统提供升力的同时也作为储氢的容器；控制气囊根据积雨云团收集雨水，避免了地面制氢对当地水资源的过渡消耗；在运输的过程中为气囊提供氢气补充，延长了气囊滞空的时间；利用平流层优良的辐照资源，避免了光伏制氢被阴雨天气影响；在系统中将光伏制氢的过程和氢气运输的过程结合起来，降低了氢气生产、运输的整体用时，提高了运输效率。

结合图1至图8示出的内容，参见图9，示出了本发明实施例提供的一种空中储运氢气的方法，应用于上述本发明实施例中提出的空中制氢储运系统，该方法包括：

步骤S901：根据卫星云图和预设运输终点控制空中制氢储运系统进行移动，并实时监测制储氢装置中的氢含量和雨水收集装置中的雨水量。

在具体实现步骤S901的过程中，空中制氢储运系统在飞行的过程中，控制器获取卫星云图和当前定位信息，根据卫星云图、当前定位信息和预设运输终点控制空中制氢储运系统进行移动，运输氢气，并利用氢含量监测装置实时监测制储氢装置中储氢设备的氢含量，且利用雨水量监测装置实时监测雨水收集装置中的雨水量。

步骤S902：基于制储氢装置中的氢含量和雨水收集装置中的雨水量确定空中制氢储运系统的运行模式。

需要说明的是，空中制氢储运系统的运行模式包括第一运行模式和第二运行模式。

在具体实现步骤S902的过程中，当制储氢装置中的氢含量和/或雨水收集装置中的雨水量满足第一预设条件时，执行步骤S903；当制储氢装置中的氢含量和雨水收集装置中的雨水量均不满足第一预设条件时，执行步骤S904。

可以理解的是，当制储氢装置中的氢含量不低于阈值和/或雨水收集装置中的雨水量大于限制值(例如0.5吨)时，执行步骤S903；即当制储氢装置中的氢含量不低于阈值时，执行步骤S903；当制储氢装置中的氢含量低于阈值时，若雨水收集装置中的雨水量大于限制值，则指示目前无需收集雨水，利用雨水收集装置中现存的雨水进行制氢。

当制储氢装置中的氢含量低于阈值且雨水收集装置中的雨水量不大于限制值(例如0.5吨)时，执行步骤S904，以靠近降雨云团收集雨水。

步骤S903：当制储氢装置中的氢含量和/或雨水收集装置中的雨水量满足第一预设条件时，控制空中制氢储运系统进入第一运行模式。

在具体实现步骤S903的过程中，当制储氢装置中的氢含量不低于阈值和/或雨水收集装置中的雨水量大于限制值时，控制空中制氢储运系统进入第一运行模式。

可以理解的是，第一运行模式为控制空中制氢储运系统根据当前位置和预设运输终点进行移动，直至空中制氢储运系统到达预设运输终点。

步骤S904：当制储氢装置中的氢含量和雨水收集装置中的雨水量均不满足第一预设条件时，控制空中制氢储运系统进入第二运行模式。

在具体实现步骤S904的过程中，当制储氢装置中的氢含量低于阈值且雨水收集装置中的雨水量不大于限制值时，控制空中制氢储运系统进入第二运行模式。

需要说明的是，第二运行模式为控制空中制氢储运系统根据第一运动方向进行移动，收集雨水，直至雨水收集装置中的雨水量满足大于预设值(例如2吨)时，控制空中制氢储运系统根据第二运动方向进行移动。

可以理解的是，预设值和限制值可根据具体情况进行设置，可以相同或不同，在此不做具体限制。

可以理解的是，第一运动方向和第二运动方向分别根据雨量传感器检测的实时雨量信号值进行确定。

需要说明的是，基于雨量传感器检测的实时雨量信号值确定第一运动方向的具体实现过程参见图10示出的内容。

可以理解的是，在空中制氢储运系统飞行的过程中，通过卫星云图和定位信息确定大致的运动方向，但是卫星云图具有延时性和一定的误差，因此，在寻找降雨云团的微观定位过程中需要借助雨量传感器获知更加精确的信息，以提高在确定第一运动方向时的准确性和可靠性。

基于动力装置提供的动力，根据第一运动方向控制空中制氢储运系统向降雨云团靠近，利用雨水收集装置收集雨水。

需要说明的是，根据雨量传感器检测的实时雨量信号值确定第二运动方向的具体实现过程参见图11示出的内容。

可以理解的是，当雨水收集装置中收集到的雨水量足够多时(即雨水收集装置中收集到的雨水量大于预设值时)，需要停止收集雨水。获取所有雨量传感器检测的实时雨量信号值，根据实时雨量信号值确定第二运动方向以控制空中制氢储运系统离开降雨云团。

步骤S905：当空中制氢储运系统满足第二预设条件时，将第二运行模式切换为第一运行模式。

在具体实现步骤S905的过程中，空中制氢储运系统根据第二运动方向进行移动之后，若空中制氢储运系统满足第二预设条件(例如空中制氢储运系统的当前位置为远离降雨云团的位置，即空中制氢储运系统离开了降雨区域)，则将第二运行模式切换为第一运行模式。

在一些实施例中，当制储氢装置中的氢含量不满足预设条件，和雨水收集装置中的雨水量满足预设条件时，利用制储氢装置基于雨水收集装置中的雨水制氢并存储氢气。

也就是说，当制储氢装置中的氢含量低于阈值，但是雨水收集装置中的雨水量大于限制值时，空中制氢储运系统会在移动过程中，利用制储氢装置基于雨水收集装置中的雨水制氢，以补充储氢设备中的氢含量。

需要说明的是，控制空中制氢储运系统在向预设运输终点移动的过程中，如果储氢设备还未充满，可以抽取气囊中的氢气，以将氢气供给储氢设备，减少气囊的升力实现空中制氢储运系统的高度下降，然后再次基于雨量传感器检测的实时雨量信号值确定第一运动方向，控制空中制氢储运系统向降雨云团靠近收集雨水，重复上述空中储运氢气的方法，直至储氢设备充满并到达预设运输终点。

在本发明实施例中，采用气囊的整体运输条件实现边运输边制氢，充分地利用了太阳能资源和雨水资源，通过气囊为整个系统提供升力的同时也增加了储氢容量，降低了运输成本、制氢和运输氢气的周期，提高了氢能储运效率。

上述本发明实施例图9中涉及的基于雨量传感器检测的实时雨量信号值确定第一运动方向的具体实现过程，参见图10，示出了本发明实施例提供的确定第一运动方向的流程图，包括：

步骤S1001：获取所有雨量传感器检测的实时雨量信号值，从所有实时雨量信号值中选取最大雨量信号值。

在具体实现步骤S1001的过程中，获取所有雨量传感器检测到的雨量信号值h

步骤S1002：计算最大雨量信号值与所有实时雨量信号值的均值的差值。

在具体实现步骤S1002的过程中，计算最大雨量信号值h

需要说明的是，结合公式(1)和公式(2)进行计算。

T＝h

其中，m为所有雨量传感器的个数，h

步骤S1003：将差值和预设阈值进行比较，根据比较结果确定第一运动方向。

在具体实现步骤S1003的过程中，将差值和预设阈值进行比较；若差值大于预设阈值，则确定最大雨量信号值对应的雨量传感器的方向为第一运动方向；若差值不大于预设阈值，则获取所有光伏阵列的电流值；从所有光伏阵列的电流值中选取最小电流值；确定最小电流值对应的光伏阵列的方向为第一运动方向。

具体的，将差值T和预设阈值t进行比较，根据比较结果确定靠近降雨云团的第一运动方向。

可以理解的是，将差值T和预设阈值t进行比较；若差值T大于预设阈值t(T＞t)，则确定最大雨量信号值h

也就是说，若T＞t，则D

在本发明实施例中，综合考虑所有光伏阵列的电流值和所有雨量传感器的雨量信号值确定靠近降雨云团的运动方向，提高了移动依据的准确性和可靠性。

上述本发明实施例图9中涉及的根据实时雨量信号值确定第二运动方向的具体实现过程，参见图11，示出了本发明实施例提供的确定第二运动方向的流程图，包括：

步骤S1101：获取所有雨量传感器检测的实时雨量信号值，从所有实时雨量信号值中选取最小雨量信号值。

在具体实现步骤S1101的过程中，获取所有雨量传感器检测到的雨量信号值h

步骤S1102：计算所有实时雨量信号值的均值与最小雨量信号值的差值。

在具体实现步骤S1102的过程中，计算所有雨量信号值h

需要说明的是，结合公式(1)和公式(3)进行计算。

T′＝h

其中，m为所有雨量传感器的个数，h

步骤S1103：将差值和预设阈值进行比较，根据比较结果确定第二运动方向。

在具体实现步骤S1103的过程中，将差值和预设阈值进行比较；若差值大于预设阈值，则根据最小雨量信号值对应的雨量传感器的方向确定第二运动方向；若差值不大于预设阈值，则获取所有光伏阵列的电流值；从所有光伏阵列的电流值中选取最大电流值；根据最大电流值对应的光伏阵列的方向确定第二运动方向。

具体的，将差值T′和预设阈值t进行比较，根据比较结果确定离开降雨云团的第二运动方向。

可以理解的是，将差值T′和预设阈值t进行比较；若差值T′大于预设阈值t(T′＞t)，则确定最小雨量信号值h

也就是说，若T′＞t，则D

在本发明实施例中，综合考虑所有光伏阵列的电流值和所有雨量传感器的雨量信号值确定离开降雨云团的运动方向，提高了移动依据的准确性和可靠性。

综上所述，本发明实施例提供了一种空中制氢储运系统与空中储运氢气的方法，利用制储氢装置存储运输的氢气，若制储氢装置中氢含量低于阈值且雨水收集装置中的雨水量不大于限制值，则根据实时雨量信号值确定第一运动方向；根据第一运动方向移动以收集雨水。若收集的雨水量大于预设值，则根据实时雨量信号值确定第二运动方向，实现边运输边制氢，充分地利用了太阳能资源和雨水资源，气囊提供升力的同时增加了储氢容量，降低了运输成本、制氢和运输氢气的周期，提高了氢能储运效率。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。