本技術屬于光伏發(fā)電及其儲能，具體涉及一種光儲與共氫能存取方法。

背景技術：

1、光伏發(fā)電作為一種清潔能源技術，近年來度電成本已大幅下降，有報道稱一些光伏電站的全生命周期度電成本已降至0.10元人民幣。盡管光伏發(fā)電成本已經(jīng)很低，然而儲能成本卻居高不下，業(yè)已成構成了大規(guī)模替代傳統(tǒng)火電的主要障礙。

2、儲能技術的發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)十年的演變，目前已形成了包括電池儲能、抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、氫儲能等多種形式。每種儲能技術在能量存儲、釋放速度、容量和應用場景等方面都有其獨特的特點。電池儲能具有較高的能量轉換效率（通常在85%到95%之間），應用靈活且響應迅速，適合短時高頻率的儲能需求。當前，最為成熟的電化學儲能技術是磷酸鐵鋰電池技術，但其成本仍然較高，最新報道全生命周期成本為人民幣0.62元/度，且面臨原材料（如鋰、鈷、鎳）供應鏈的不確定性和環(huán)境影響。況且，電池儲能的成本較高、壽命有限，且廢棄電池的環(huán)保處理問題尚未得到充分解決。抽水儲能技術成熟，具有較高的經(jīng)濟性，能夠提供大規(guī)模、長時間的儲能解決方案，適合電力系統(tǒng)調峰調頻，最新報道為人民幣0.21元/度，但其前期建設投資大、選址要求高，適用性有限。然而，其能量轉換效率略低（70%到85%之間），且對地理條件要求高，初始投資巨大。壓縮空氣儲能具備大規(guī)模長時儲能潛力，但能量轉換效率相對較低（40%到70%之間），系統(tǒng)復雜且對地質條件有依賴。盡管先進技術提高了效率，整體經(jīng)濟性仍需提升。飛輪儲能以高功率密度、長壽命和快速響應見長，適用于短時儲能和高頻率調節(jié)。然而，其能量密度低且制造成本較高，限制了在大規(guī)模儲能中的應用。電解水制氫及儲氫儲能能夠實現(xiàn)超長時間儲能，特別適合與可再生能源結合。然而，其能量轉換效率較低（低于50%），制氫成本高，且氫氣儲存和運輸面臨挑戰(zhàn)。高壓氣態(tài)儲氫技術作為目前發(fā)展最成熟、最常用的儲氫方式，具有成本低、能耗低、易脫氫和工作條件較寬等優(yōu)點。然而，在深入分析其成本結構和能耗特點時，就能發(fā)現(xiàn)一些導致能耗大、成本高的原因。儲氫容器：高壓氣態(tài)儲氫需要使用承壓能力強的儲氫罐，尤其是隨著壓力的提升（如從35mpa提升至70mpa），對儲氫瓶的材質和技術要求更高，進而增加了設備投資成本。此外，不同類型的儲氫瓶（如ⅲ型瓶和ⅳ型瓶）在成本和性能上也有所差異，ⅳ型瓶雖然具有更高的儲氫密度和輕量化優(yōu)勢，但其研發(fā)和生產成本也相對較高。運營成本：能耗方面，雖然高壓氣態(tài)儲氫的能耗相對較低，但在壓縮氫氣的過程中仍需消耗一定的電能或機械能。維護成本方面，儲氫容器和運輸設備需要定期維護和檢查，以確保其安全性和穩(wěn)定性，這也增加了運營成本。折舊與折舊成本：儲氫容器和運輸設備在使用過程中會逐漸磨損和老化，需要計提折舊費用。這部分費用會隨著時間的推移而累積，進一步增加總體成本。

3、深入分析研究可知，能耗大成本高的原因是高壓力要求所致。提高儲氫壓力可以增加儲氫密度，但同時對儲氫容器的材質和技術要求也更高，導致設備投資成本增加。氫氣作為一種易燃易爆的氣體，其儲存過程需要嚴格遵守安全規(guī)范和監(jiān)管要求。這也增加了企業(yè)在安全設施和監(jiān)管方面的投入成本。

4、?“一種基于可再生能源的氫能綜合利用系統(tǒng)（cn221575183u）”，公開了一種基于可再生能源的氫能綜合利用系統(tǒng)，包括光伏發(fā)電模塊以及和光伏發(fā)電模塊連接的制氫系統(tǒng)、與制氫系統(tǒng)連接的儲能系統(tǒng)。發(fā)電系統(tǒng)產電多時，制氫系統(tǒng)利用發(fā)電系統(tǒng)多余的電產氫氣，并存儲于儲能系統(tǒng)，發(fā)電系統(tǒng)產電少時，利用儲能系統(tǒng)中的氫氣產電，以氫能作為關鍵儲能載體，解決了可再生能源波動性問題，實現(xiàn)了可再生能源的穩(wěn)定安全消納?！耙环N儲氫用光伏儲存供電裝置（cn221553213u）”，包括光伏存儲箱，所述光伏存儲箱的外表面固定連接有支撐架，所述支撐架的上表面設置有光伏板，所述支撐架的一側面固定連接有固定筒，所述固定筒的一側面設置有動力機構，所述動力機構的外表面設置有散熱筒。

5、綜上所述，高壓氣態(tài)儲氫技術雖然具有諸多優(yōu)點，但在實際應用中卻面臨著壓縮過程能耗大、高壓儲氫罐設備投資大、維護成本高等問題。由于太陽能的間歇性和不可預測性，光伏發(fā)電需要配套高效、低成本的儲能系統(tǒng)，以確保電力供應的連續(xù)性和穩(wěn)定性。因此，降低儲能成本和減少儲能系統(tǒng)的投資，就成為了光伏發(fā)電在能源結構中取代火電的唯一技術出路。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術的目的：提供一種光儲與共氫能存取方法，以降低全生命周期的儲能度電成本，為光伏發(fā)電取代火電開辟一條新的低成本技術路徑。

2、為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本技術提供的一種光儲與共氫能存取方法如下。

3、本技術提供一種光儲與共氫能存取方法，包括用光伏電池板、制氫機、氫氣罐進行氫儲能，其特征在于，它包括以下步驟：

4、①光伏電池板安裝在（其下方的）常壓氫氣罐上，常壓氫氣罐用于（代替現(xiàn)行地面電站的光伏支架去）支撐（固定）光伏電池板，光伏電池板用于遮蓋常壓氫氣罐（以防暴曬和淋雨），光伏電池板與常壓氫氣罐構成一種功能互補、融為一體的光儲共體裝置——光儲與共裝置；或者，光伏電池板安裝在常壓氫氣罐旁邊，光伏電池板與常壓氫氣罐構成一種功能互補、共享同一片土地的光儲共地裝置——光儲與共裝置；

5、總而言之，將常壓氫氣罐安裝在光伏電池板下方或/和旁邊，使光伏電池板與常壓氫氣罐組成一種共享土地（與空間）的光儲與共裝置；

6、②相鄰光儲與共裝置（的常壓氫氣罐之間）間隔一定安全距離，眾多光儲與共裝置群居（即集體安裝）于同一片區(qū)大地上；

7、③常壓氫氣罐經(jīng)由氫氣管連通制氫機；

8、④陽光或余電充足時，光伏電池板供電給制氫機單元以制取氫氣，所制出的氫氣經(jīng)由氫氣管送入常壓氫氣罐，并以常壓方式予以儲存。

9、優(yōu)選的是，所述的光儲與共氫能存取方法，其特征在于：氫氣管連通氫燃料電池單元；沒有陽光或陽光不足時，燃料電池單元經(jīng)由氫氣管接收來自常壓氫氣罐的氫氣發(fā)電，所發(fā)之電供給用戶或接入電網(wǎng)，從而釋放出所存儲的能源。

10、優(yōu)選的是，所述的光儲與共氫能存取方法，其特征在于：常壓氫氣罐包括剛性外殼（也即外罩、外壁、防護罩、防護墻等防護層/體）和柔性內胎（也即氣囊、氣袋等柔性容器）；氫氣儲存在柔性內胎里。這里之所以要采用剛性外殼，其目的在于保護柔性內胎，防火和防止飛禽走獸、飛沙走石、人畜老鼠意外傷害柔性內胎，造成氫氣泄漏或損毀。換言之，將柔性容器當做常壓氫氣罐使用，以常壓方式儲存氫氣于柔性容器中；該柔性容器包括但不限于氣囊、氣袋、內胎中的一種。

11、優(yōu)選的是，所述的光儲與共氫能存取方法，其特征在于：剛性外殼上開設有與外界連通的通風透氣口（例如濾塵透氣口），氫氣送入常壓氫氣罐的過程中柔性內胎膨脹存入氫氣，柔性內胎與剛性外殼之間的氣體（最好為空氣）經(jīng)由通風透氣口被擠壓排出、以維持胎內氣壓與大氣壓強平衡；氫氣送出常壓氫氣罐的過程中柔性內胎收縮（自然塌扁），柔性內胎與剛性外殼之間的空間從通風透氣口吸入氣體（最好為空氣）、以維持胎內氣壓與大氣壓強平衡。

12、優(yōu)選的是，所述的光儲與共氫能存取方法，其特征在于：常壓氫氣罐的安全工作壓強≤0.28?mpa。換言之，本技術將小于0.28?mpa的不會引起柔性內胎爆裂的安全工作壓強，視為常壓。也即本技術所述的常壓包括壓強≤0.28?mpa的安全工作壓強。

13、優(yōu)選的是，所述的光儲與共氫能存取方法，其特征在于：常壓氫氣罐的高度為0.25-4.25米，單個常壓氫氣罐的長×寬≤單個光儲共體裝置的長×寬。按照現(xiàn)有光伏電池板的平均效率25%計算，按照當?shù)氐姆逯等照諘r數(shù)計算，每平方米的光伏電池板每日最多可發(fā)出1.5度電，按照現(xiàn)有電解水制氫技術水平計算，1.5度可制出0.5標方氫氣。換言之，一平方米的光伏電池板，一個白天發(fā)出的電僅能制出半標方的氫氣。據(jù)此推算，用單個光儲共體裝置的長×寬來設計制作常壓氫氣罐，其高度設為0.25-4.25米就能夠存儲1-10天的氫氣了。

14、優(yōu)選的是，所述的光儲與共氫能存取方法，其特征在于：常壓氫氣罐全埋或半埋在地下。這樣一來，就可將常壓氫氣罐里的氫氣引入灶房，使用戶像使用沼氣那樣用明火、炒菜、做飯、燒水、洗浴。

15、還有優(yōu)選的是，所述的光儲與共氫能存取方法，其特征在于：在柔性內胎與剛性外殼之間安裝有氫氣傳感器；或者，在通風透氣口處安裝有氫氣傳感器，用以實時監(jiān)測柔性內胎是否漏氣。

16、需要說明的是，本技術所述的光儲與共裝置包括光儲共體裝置和光儲共地裝置兩種類型，光儲與共裝置是對上述光儲共體裝置和光儲共地裝置的統(tǒng)稱。“光儲與共”一詞借用成語“榮辱與共”，用以表示光伏發(fā)電與能量存儲的緊密結合和相輔相成的關系。光儲與共裝置是光儲共體裝置和光儲共地裝置的上位概念。

17、與現(xiàn)有技術相比，本技術具有如下有益技術效果。

18、其一、常壓氫氣罐兼具了現(xiàn)行地面電站光伏支架的功能，光伏電池板兼具了遮風擋雨、防止暴曬的頂篷作用，實現(xiàn)了一物二用、功能互補，省卻了支架材料和打樁及安裝費用，降低了光伏發(fā)電與儲氫的綜合成本。

19、其二、共享土地資源，現(xiàn)有光伏電池板下方的土地與空間，以及光伏電池板附近的空地，本來是閑置的土地與空間資源，本技術將其用于存放常壓氫氣罐，可變廢為寶，無需額外支付土地租金，無需額外占用土地資源。

20、其三、安全無隱患，光儲與共裝置和現(xiàn)行集中式光伏電池組件陣列一樣、可安裝于荒郊野外、荒漠戈壁，遠離人煙，即使發(fā)生意外爆炸事故，也不會危及人群。況且，相鄰光儲與共裝置之間間隔一定安全距離，即使某個常壓氫氣罐萬一泄漏氫氣，氫氣也會迅速擴散升空，不會引起爆炸。

21、其四、全生命周期的度電儲能成本有望大幅度降低，尤其是隨著氫燃料電池技術的不斷發(fā)展，其儲電成本有望進一步降低。

22、其五、代替沼氣，對于農村用戶來說，可建立分布式光儲與共裝置，使用戶在獲得光伏用電的同時，還可將常壓氫氣罐里的氫氣引入灶房，像使用沼氣那樣用于生火、做飯。

23、其六、能量轉換效率大幅提升。高壓氣態(tài)儲氫在壓縮氫氣的過程中需消耗10-15%的電能，而本技術是常壓儲氫，無需壓縮氫氣，因此，能量轉換效率可提升10-15%，從而可將現(xiàn)行電解水制氫技術的能量轉換效率由50%提升至65%，這一效率提升大幅降低了全生命周期的儲能度電成本，經(jīng)濟價值十分可觀。