本技术属于光伏发电及其储能，具体涉及一种光储与共氢能系统及光储与共装置。
背景技术：
1、光伏发电作为一种清洁能源技术，近年来度电成本已大幅下降，有报道称一些光伏电站的全生命周期度电成本已降至0.10元人民币。尽管光伏发电成本已经很低，然而储能成本却居高不下，业已成构成了大规模替代传统火电的主要障碍。
2、储能技术的发展经历了数十年的演变，目前已形成了包括电池储能、抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、氢储能等多种形式。每种储能技术在能量存储、释放速度、容量和应用场景等方面都有其独特的特点。电池储能具有较高的能量转换效率（通常在85%到95%之间），应用灵活且响应迅速，适合短时高频率的储能需求。当前，最为成熟的电化学储能技术是磷酸铁锂电池技术，但其成本仍然较高，最新报道全生命周期成本为人民币0.62元/度，且面临原材料（如锂、钴、镍）供应链的不确定性和环境影响。况且，电池储能的成本较高、寿命有限，且废弃电池的环保处理问题尚未得到充分解决。抽水储能技术成熟，具有较高的经济性，能够提供大规模、长时间的储能解决方案，适合电力系统调峰调频，最新报道为人民币0.21元/度，但其前期建设投资大、选址要求高，适用性有限。然而，其能量转换效率略低（70%到85%之间），且对地理条件要求高，初始投资巨大。压缩空气储能具备大规模长时储能潜力，但能量转换效率相对较低（40%到70%之间），系统复杂且对地质条件有依赖。尽管先进技术提高了效率，整体经济性仍需提升。飞轮储能以高功率密度、长寿命和快速响应见长，适用于短时储能和高频率调节。然而，其能量密度低且制造成本较高，限制了在大规模储能中的应用。电解水制氢及储氢储能能够实现超长时间储能，特别适合与可再生能源结合。然而，其能量转换效率较低（低于50%），制氢成本高，且氢气储存和运输面临挑战。高压气态储氢技术作为目前发展最成熟、最常用的储氢方式，具有成本低、能耗低、易脱氢和工作条件较宽等优点。然而，在深入分析其成本结构和能耗特点时，就能发现一些导致能耗大、成本高的原因。储氢容器：高压气态储氢需要使用承压能力强的储氢罐，尤其是随着压力的提升（如从35mpa提升至70mpa），对储氢瓶的材质和技术要求更高，进而增加了设备投资成本。此外，不同类型的储氢瓶（如ⅲ型瓶和ⅳ型瓶）在成本和性能上也有所差异，ⅳ型瓶虽然具有更高的储氢密度和轻量化优势，但其研发和生产成本也相对较高。运营成本：能耗方面，虽然高压气态储氢的能耗相对较低，但在压缩氢气的过程中仍需消耗一定的电能或机械能。维护成本方面，储氢容器和运输设备需要定期维护和检查，以确保其安全性和稳定性，这也增加了运营成本。折旧与折旧成本：储氢容器和运输设备在使用过程中会逐渐磨损和老化，需要计提折旧费用。这部分费用会随着时间的推移而累积，进一步增加总体成本。
3、深入分析研究可知，能耗大成本高的原因是高压力要求所致。提高储氢压力可以增加储氢密度，但同时对储氢容器的材质和技术要求也更高，导致设备投资成本增加。氢气作为一种易燃易爆的气体，其储存过程需要严格遵守安全规范和监管要求。这也增加了企业在安全设施和监管方面的投入成本。
4、 “一种基于可再生能源的氢能综合利用系统（cn221575183u）”，公开了一种基于可再生能源的氢能综合利用系统，包括光伏发电模块以及和光伏发电模块连接的制氢系统、与制氢系统连接的储能系统。发电系统产电多时，制氢系统利用发电系统多余的电产氢气，并存储于储能系统，发电系统产电少时，利用储能系统中的氢气产电，以氢能作为关键储能载体，解决了可再生能源波动性问题，实现了可再生能源的稳定安全消纳。“一种储氢用光伏储存供电装置（cn221553213u）”，包括光伏存储箱，所述光伏存储箱的外表面固定连接有支撑架，所述支撑架的上表面设置有光伏板，所述支撑架的一侧面固定连接有固定筒，所述固定筒的一侧面设置有动力机构，所述动力机构的外表面设置有散热筒。
5、综上所述，高压气态储氢技术虽然具有诸多优点，但在实际应用中却面临着压缩过程能耗大、高压储氢罐设备投资大、维护成本高等问题。由于太阳能的间歇性和不可预测性，光伏发电需要配套高效、低成本的储能系统，以确保电力供应的连续性和稳定性。因此，降低储能成本和减少储能系统的投资，就成为了光伏发电在能源结构中取代火电的唯一技术出路。
技术实现思路
1、本技术的目的之一：提供一种光储与共氢能系统，以降低全生命周期的储能度电成本，为光伏发电取代火电开辟一条新的低成本技术路径。
2、本技术的目的之二：提供一种光储与共装置，以降低全生命周期的储能度电成本，为光伏发电取代火电开辟一条新的低成本技术路径，为氢气取代沼气提供一种可能。
3、为实现上述发明目的，本技术提供的一种光储与共氢能系统如下。
4、本技术提供一种光储与共氢能系统，它包括光伏电池板、制氢机、氢气罐，其特征在于：
5、①光伏电池板安装在（其下方的）常压氢气罐上，常压氢气罐用于（代替现行地面电站的光伏支架去）支撑（固定）光伏电池板，光伏电池板用于遮盖常压氢气罐（以防暴晒和林雨），光伏电池板与常压氢气罐构成一种功能互补、融为一体的光储共体装置——光储与共装置；
6、或者，光伏电池板安装在常压氢气罐旁边，光伏电池板与常压氢气罐构成一种功能互补、共享同一片土地的光储共地装置——光储与共装置；
7、②相邻光储与共装置（单元之间）间隔一定安全距离，众多光储与共装置群居（即集体安装）于同一片区大地上；
8、③常压氢气罐经由氢气管连通制氢机；
9、④阳光或余电充足时，光伏电池板供电给制氢机单元以制取氢气，所制出的氢气经由氢气管送入常压氢气罐，并以常压方式予以储存。
10、优选的是，所述的光储与共氢能系统，其特征在于：氢气管连通氢燃料电池单元；没有阳光或阳光不足时，燃料电池单元经由氢气管接收来自常压氢气罐的氢气发电，所发之电供给用户或接入电网，从而释放出所存储的能源。
11、优选的是，所述的光储与共氢能系统，其特征在于：常压氢气罐包括刚性外壳（也即外罩、外壁、防护罩、防护墙等防护层/体）和柔性内胎（也即气囊、气袋等柔性容器）；氢气储存在柔性内胎里。这里之所以要采用刚性外壳，其目的在于保护柔性内胎，防火和防止飞禽走兽、飞沙走石、人畜老鼠意外伤害柔性内胎，造成氢气泄漏或损毁。
12、优选的是，所述的光储与共氢能系统，其特征在于：刚性外壳上开设有与外界连通的滤尘释压气孔（俗称通风透气口），氢气送入常压氢气罐的过程中柔性内胎膨胀存入氢气，柔性内胎与刚性外壳之间的气体（最好为空气）经由滤尘释压气孔被挤压排出、以维持胎内气压与大气压强平衡；氢气送出常压氢气罐的过程中柔性内胎收缩（自然塌扁），柔性内胎与刚性外壳之间的空间从滤尘释压气孔吸入气体（最好为空气）、以维持胎内气压与大气压强平衡。
13、 优选的是，所述的光储与共氢能系统，其特征在于：常压氢气罐的安全工作压强≤0.28 mpa。换言之，本技术将小于0.28 mpa的不会引起柔性内胎爆裂的安全工作压强，视为常压。也即本技术所述的常压包括压强≤0.28 mpa的压强。
14、优选的是，所述的光储与共氢能系统，其特征在于：常压氢气罐的高度为0.25-4.25米，单个常压氢气罐的长×宽≤单个光储共体装置的长×宽。按照现有光伏电池板的平均效率25%计算，按照当地的峰值日照时数计算，每平方米的光伏电池板每日最多可发出1.5度电，按照现有电解水制氢技术水平计算，1.5度可制出0.5标方氢气。换言之，一平方米的光伏电池板，一个白天发出的电仅能制出半标方的氢气。据此推算，用单个光储共体装置的长×宽来设计制作常压氢气罐，其高度设为0.25-4.25米就能够存储1-10天的氢气了。
15、优选的是，所述的光储与共氢能系统，其特征在于：常压氢气罐全埋或半埋在地下。这样一来，就可将常压氢气罐里的氢气引入灶房，使用户像使用沼气那样用明火炒菜做饭、烧水洗浴。
16、还有优选的是，所述的光储与共氢能系统，其特征在于：在柔性内胎与刚性外壳之间安装有氢气传感器；或者，在滤尘释压气孔处安装有氢气传感器，用以实时监测柔性内胎是否漏气。
17、为实现上述发明目的，本技术提供的一种光储与共装置如下。
18、一种光储与共装置，它包括光伏电池板，其特征在于：光伏电池板安装在（其下方的）常压氢气罐上，常压氢气罐用于（代替现行地面电站的光伏支架去）支撑（固定）光伏电池板，光伏电池板用于遮盖常压氢气罐，光伏电池板与常压氢气罐构成一种功能互补、融为一体的光储共体装置——光储与共装置；
19、或者，光伏电池板安装在常压氢气罐旁边，光伏电池板与常压氢气罐构成一种功能互补、共享同一片土地的光储共地装置——光储与共装置。
20、优选的是，所述的光储与共装置，其特征在于：常压氢气罐包括刚性外壳和柔性内胎，柔性内胎用于储存常压氢气；刚性外壳上开设有与外界连通的滤尘释压气孔（俗称通风透气口），氢气送入常压氢气罐的过程中柔性内胎膨胀存入氢气，柔性内胎与刚性外壳之间的气体（最好为空气）经由滤尘释压气孔被挤压排出、以维持胎内气压与大气压强平衡；氢气送出常压氢气罐的过程中柔性内胎收缩，柔性内胎与刚性外壳之间的空间从滤尘释压气孔吸入气体（最好为空气）、以维持胎内气压与大气压强平衡。所述滤尘释压气孔还用于及时排出泄漏的氢气，以防安全事故。
21、 优选的是，所述的光储与共装置，其特征在于：常压氢气罐的安全工作压强≤0.28 mpa。换言之，本技术将小于0.28 mpa的不会引起柔性内胎爆裂的安全工作压强，视为常压状态。
22、优选的是，在柔性内胎与刚性外壳之间安装上氢气传感器；或者，在滤尘释压气孔处安装上氢气传感器，用以实时监测柔性内胎是否漏气。
23、优选的是，所述的光储与共装置，其特征在于：常压氢气罐的高度为0.25-4.25米，单个常压氢气罐的长×宽≤单个光储共体装置的长×宽。按照现有光伏电池板的平均效率25%计算，按照当地的峰值日照时数计算，每平方米的光伏电池板每日最多可发出1.5度电，按照现有电解水制氢技术水平计算，1.5度可制出0.5标方氢气。由此可见，用单个光储共体装置的长×宽来设计制作常压氢气罐，其高度设为0.25-4.25米就够用了。
24、优选的是，所述的光储与共装置，其特征在于：常压氢气罐全埋或半埋在地下。这样一来，就可将常压氢气罐里的氢气引入灶房，使用户像使用沼气那样用明火炒菜做饭。
25、还有优选的是，所述的光储与共装置，其特征在于：在柔性内胎与刚性外壳之间安装有氢气传感器；或者，在滤尘释压气孔处安装有氢气传感器，用以实时监测柔性内胎是否漏气。
26、需要说明的是，本技术所述的光储与共装置包括光储共体装置和光储共地装置两种类型，光储与共装置是对上述光储共体装置和光储共地装置的统称。“光储与共”一词借用成语“荣辱与共”，用以表示光伏发电与能量存储的紧密结合和相辅相成的关系。光储与共装置是光储共体装置和光储共地装置的上位概念。
27、与现有技术相比，本技术具有如下有益技术效果。
28、其一、常压氢气罐兼具了现行地面电站光伏支架的功能，光伏电池板兼具了遮风挡雨、防止暴晒的顶篷作用，实现了一物二用、功能互补，省却了支架材料和打桩及安装费用，降低了光伏发电与储氢的综合成本。
29、其二、共享土地资源，现有光伏电池板下方的土地与空间，以及光伏电池板附近的空地，本来是闲置的土地与空间资源，本技术将其用于存放常压氢气罐，可变废为宝，无需额外支付土地租金，无需额外占用土地资源。
30、其三、安全无隐患，光储与共装置和现行集中式光伏电池组件阵列一样、可安装于荒郊野外、荒漠戈壁，远离人烟，即使发生意外爆炸事故，也不会危及人群。况且，相邻光储与共装置之间间隔一定安全距离，即使某个常压氢气罐万一泄漏氢气，氢气也会迅速扩散升空，不会引起爆炸。
31、其四、全生命周期的度电储能成本有望大幅度降低，尤其是随着氢燃料电池技术的不断发展，其储电成本有望进一步降低。
32、其五、代替沼气，对于农村用户来说，可建立分布式光储与共装置，使用户在获得光伏用电的同时，还可将常压氢气罐里的氢气引入灶房，像使用沼气那样用于生火做饭。
33、其六、能量转换效率大幅提升。高压气态储氢在压缩氢气的过程中需消耗10-15%的电能，而本技术是常压储氢，无需压缩氢气，因此，能量转换效率可提升10-15%，从而可将现行电解水制氢技术的能量转换效率由50%提升至65%，这一效率提升大幅降低了全生命周期的储能度电成本，经济价值十分可观。
1.一种光储与共氢能系统，它包括光伏电池板、制氢机、氢气罐，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的光储与共氢能系统，其特征在于：氢气管连通氢燃料电池；没有阳光或阳光不足时，燃料电池经由氢气管接收来自常压氢气罐的氢气发电，所发之电供给用户或接入电网，从而释放出所存储的能源。
3.根据权利要求1所述的光储与共氢能系统，其特征在于：常压氢气罐包括刚性外壳和柔性内胎；氢气储存在柔性内胎里。
4.根据权利要求3所述的光储与共氢能系统，其特征在于：刚性外壳上开设有与外界连通的滤尘释压气孔，氢气送入常压氢气罐的过程中柔性内胎膨胀存入氢气，柔性内胎与刚性外壳之间的气体经由滤尘释压气孔被挤压排出、以维持胎内气压与大气压强平衡；氢气送出常压氢气罐的过程中柔性内胎收缩，柔性内胎与刚性外壳之间的空间从滤尘释压气孔吸入气体、以维持胎内气压与大气压强平衡。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的光储与共氢能系统，其特征在于：常压氢气罐的安全工作压强≤0.28 mpa；或者，常压氢气罐的高度为0.25-4.25米，单个常压氢气罐的长×宽≤单个光储共体装置的长×宽。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的光储与共氢能系统，其特征在于：常压氢气罐全埋或半埋在地下；或者，在柔性内胎与刚性外壳之间安装有氢气传感器，或在滤尘释压气孔处安装有氢气传感器，用以实时监测柔性内胎是否漏气。
7.一种光储与共装置，它包括光伏电池板，其特征在于：光伏电池板安装在常压氢气罐上，常压氢气罐用于支撑光伏电池板，光伏电池板用于遮盖常压氢气罐，光伏电池板与常压氢气罐构成一种功能互补、融为一体的光储共体装置——光储与共装置；
8.根据权利要求7所述的光储与共装置，其特征在于：常压氢气罐包括刚性外壳和柔性内胎，柔性内胎用于储存常压氢气刚性外壳上开设有与外界连通的滤尘释压气孔，氢气送入常压氢气罐的过程中柔性内胎膨胀存入氢气，柔性内胎与刚性外壳之间的气体经由滤尘释压气孔被挤压排出、以维持胎内气压与大气压强平衡；氢气送出常压氢气罐的过程中柔性内胎收缩，柔性内胎与刚性外壳之间的空间从滤尘释压气孔吸入气体、以维持胎内气压与大气压强平衡。
9. 根据权利要求7或8所述的光储与共装置，其特征在于：常压氢气罐的安全工作压强≤0.28 mpa；或者，常压氢气罐的高度为0.25-4.25米，单个常压氢气罐的长×宽≤单个光储共体装置的长×宽。
10.根据权利要求7或8或9所述的光储与共装置，其特征在于：常压氢气罐全埋或半埋在地下；或者，在柔性内胎与刚性外壳之间安装有氢气传感器，或在滤尘释压气孔处安装有氢气传感器，用以实时监测柔性内胎是否漏气。
