一种高原自给清洁能源系统及控制方法

技术领域

本发明属于智能化技术领域，特别涉及一种高原自给清洁能源系统及控制方法。

背景技术

高原地区有独特美丽的自然风光，然而大部分高原地区缺油、少气、贫碳，化石能源存储量少，加上高原地区地形复杂，存在运输难的问题，为能源的利用及人们的生活带来很多不便。

另外一方面，高原地区氧气稀薄，高原反应成为众多旅客难以承受的问题之一。氧气生产成本低，然而高压的氧气储存成本却很高，零售氧气市场形成了买椟还珠的局面。随时随地自由吸氧，自由充氧成为了所有生活及在高原地区旅居人们的迫切需求。

但与次同时，高原有着充分的光照，充分利用高原的地理光照优势，建立高原自给的清洁能源系统，成为了解决高原能源的有效途径之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高原自给清洁能源系统及控制方法，解决高原能源供给问题。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种高原自给清洁能源系统，包括高原光伏面板和电解水制氢制氧模块；

所述高原光伏面板的供电系统连接电解水制氢制氧模块用于提供电能；电解水制氢制氧模块具有氧气管路和氢气管路；

电解水制氢制氧模块的氧气管路连接至分布式自助售氧机系统和集中式供氧系统；

电解水制氢制氧模块的氢气管路连接至高温氢燃料电池调峰供热系统、加氢站、储氢模块。

可选的，所述高原光伏面板的供电系统依次通过功率分配器、整流器与电解水制氢制氧模块连接。

可选的，所述电解水制氢制氧模块包括电解水模块、氢气提纯模块及氧气提纯模块；电解水模块的正极连接氧气提纯模块，负极连接氢气提纯模块；氢气提纯模块及氧气提纯模块分别连接氢气管路、氧气管路。

可选的，还包括氧气存储区，所述氧气存储区设置在氧气管路上；氧气存储区通过管路连接至分布式自助售氧机系统和集中式供氧系统。

可选的，所述功率分配器还依次通过逆变器、升压系统连接至电网。

可选的，还包括计算调度模块，所述氧气存储区设置有预警装置，所述计算调度模块分别与逆变器、电网、功率分配器、预警装置和高温氢燃料电池调峰供热系统电连接。

可选的，所述计算调度模块还连接有辐照仪、温度仪、气象仪。

一种高原自给清洁能源系统的控制方法，包括以下步骤：

计算调度模块根据电网需求，用电峰时调度高温氢燃料电池调峰供热系统发电；用电谷时调度功率分配器使多余的电量进行电解水。

作为本发明的进一步改进，具体包括以下步骤：

所述氧气存储区设置氧气最高存储预警值，超过氧气最高存储预警值时氧气外输作为纯氧商品；储氢模块设置氢气最高存储预警值，超过氢气最高存储预警值时氢气外输作为高纯氢商品。

氧气存储区设置氧气最低存储量预警值，储氢模块设置氢气最低存储预警值，氧气最低存储量预警值或氢气最低存储预警值预警时，计算调度模块调度电解水制氢制氧模块进行电解水。

作为本发明的进一步改进，还包括预测步骤，具体为：

计算调度模块对光伏发电量进行功率预测，并通过对高原城市每日氢气用量、氧气用量还有电网用电量联合进行大数据分析预测，预测电解水电量及输入电网电量：

设氢气用量为V

当V

当V

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种高原自给清洁能源系统，通过利用高原的太阳能资源实现了制氢和制氧，实现氧气的分布式供给，实现随时随地吸氧、充氧的操作。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：

图1是本发明装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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除、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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明一种高原自给清洁能源系统包括：分布式自助售氧机系统1，集中式供氧系统2，高温氢燃料电池调峰供热系统3，加氢站4，储氢模块5，电解水制氢制氧模块6，高原光伏面板7，功率分配器8，整流器9。

所述高原光伏面板7、功率分配器8、整流器9依次连接并为电解水制氢制氧模块6提供电能；

电解水制氢制氧模块6的氧气管路连接至分布式自助售氧机系统1和集中式供氧系统2；

电解水制氢制氧模块6的氢气管路连接至高温氢燃料电池调峰供热系统3、加氢站4、储氢模块5。

各部件的具体作用如下：

分布式自助售氧机系统1，分布在城市的各个角落及交通要塞，供给用户自助加氧。

集中式供氧系统2，集中为学校、酒店、医院等供氧。

高温氢燃料电池调峰供热系统3，用于城市供热及用电调峰。

加氢站4为城市的动力源泉，为汽车、飞机等交通工具加氢。

储氢模块5，用电低谷时存储电解水产生的氢气。

电解水制氢制氧模块6，含电解水及氢气提纯，氧气提纯模块。电解水制氢制氧模块6包括电解水模块、氢气提纯模块及氧气提纯模块；电解水模块的正极连接氧气提纯模块，负极连接氢气提纯模块；氢气提纯模块及氧气提纯模块分别连接氢气管路、氧气管路。

高原光伏面板7，用于捕集高原地区丰富的太阳能资源。

功率分配器8，用于分配计算电解水及输送用户的电量。

整流器9，用于调整电流至电解水槽的最优电流。

还包括逆变器11，升压系统12，氧气存储区13，计算调度模块14。

所述氧气存储区13设置在氧气管路上；氧气存储区13通过管路连接至分布式自助售氧机系统1和集中式供氧系统2。

所述功率分配器8还依次通过逆变器11、升压系统12连接至电网。

所述氧气存储区13设置有预警装置，所述计算调度模块14分别与逆变器11、电网、功率分配器8、预警装置和高温氢燃料电池调峰供热系统3电连接。

其中，计算调度模块14根据电网需求，“削峰填谷”，用电峰时调度高温氢燃料电池调峰供热系统3发电以满足电网需求。用电谷时调度功率分配器8使多余的电量进行电解水。

所述储氢模块5在高温氢燃料电池调峰供热系统3和加氢站4氢气富余时存储来自电解水装置的氢气，在需要补充氢气时提供氢气。

所述在氧气存储区13设置预警装置，在发生预警时，利用计算调度模块14调度电解水制氢制氧模块6进行电解水操作。

计算调度模块14，连接有辐照仪、温度仪、气象仪，对光伏发电量进行功率预测，通过对高原城市每日氢气用量、氧气用量还有电网用电量联合进行大数据分析预测，预测电解水电量及输入电网电量：

氧气存储区13设置最高存储预警，超过时氧气外输作为纯氧商品；储氢模块5设置最高存储预警，超过时氢气外输作为高纯氢商品。

氧气存储区13设置最低存储量预警，储氢模块5设置最低存储预警，预警发生时，利用计算调度模块14调度电解水制氢制氧模块6进行电解水操作。

本发明还提供一种高原自给清洁能源系统的控制方法，包括以下步骤：

计算调度模块14根据电网需求，用电峰时调度高温氢燃料电池调峰供热系统3发电；用电谷时调度功率分配器8使多余的电量进行电解水。

进一步，具体包括以下步骤：

所述氧气存储区13设置氧气最高存储预警值，超过氧气最高存储预警值时氧气外输作为纯氧商品；储氢模块5设置氢气最高存储预警值，超过氢气最高存储预警值时氢气外输作为高纯氢商品。

氧气存储区13设置氧气最低存储量预警值，储氢模块5设置氢气最低存储预警值，氧气最低存储量预警值或氢气最低存储预警值预警时，计算调度模块14调度电解水制氢制氧模块6进行电解水。

还包括预测步骤，具体为：

计算调度模块14对光伏发电量进行功率预测，并通过对高原城市每日氢气用量、氧气用量还有电网用电量联合进行大数据分析预测，预测电解水电量及输入电网电量：

设氢气用量为V

当V

当V

本发明具有以下有点：

1、智能化、便捷地进行氧气交易，提升高原旅居体验。

3、充分利用高原地区的能源优势，在高原地区形成自给自足的能源圈。

4、以最清洁最便捷的方式满足高原地区的供热、供电、供能需求。

如图1所示，本发明提供了一种高原自给清洁能源系统。

实施例：

某高原城市占地1.5万km

另外，配备加氢站20座，为城市提供动力支持；高温氢燃料电池调峰供热系统3一套，为城市提供供热和电力调峰；储氢模块5一套。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。