清洁能源制氢系统的控制方法、装置和控制设备

本公开涉及电能制氢，具体涉及一种清洁能源制氢系统的控制方法、装置和控制设备。

背景技术：

1、相关技术中提出利用光伏发电、风机发电等清洁能源制氢的方案。例如，有文献提出了考虑多变量因素影响的光伏制氢系统模型。但是诸如前述光伏制氢系统模型没有考虑到清洁能源制氢中，诸如光强变化、风力变化对发电输出功率的影响，继而没有考虑到对系统能量平衡的影响。为解决此问题，后续文献提出采用建立光伏制氢直接耦合系统模型，针对光伏发电功率波动情况下系统灵活性差的问题，提出一种动态调节优化策略，继而实现光伏系统最优消纳。但是前述方案系统效率较低，不适于大规模应用。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本公开实施例提供一种清洁能源制氢系统的控制方法、装置和控制设备。

2、第一方面，本公开实施例提供一种清洁能源制氢系统的控制方法，所述清洁能源制氢系统包括清洁发电系统、输变电系统和电解槽，所述电解槽包括至少一台第一型电解槽和至少一台第二型电解槽，所述第一型电解槽的负荷变化区间下限小于所述第二型电解槽；所述控制方法包括：

3、确定所述清洁发电系统的输出功率；

4、根据所述输出功率、所述第一型电解槽的功率特性和所述第二型电解槽的额定功率，确定各台所述第一型电解槽和各台所述第二型电解槽的运行状态，以实现所述输出功率的最大化利用。

5、可选的，根据所述输出功率、所述第一型电解槽的功率特性和所述第二型电解槽的额定功率，确定各台所述第一型电解槽和各台所述第二型电解槽的运行状态，包括：

6、在所述输出功率大于或者等于所述第二型电解槽的额定功率的情况下，根据所述输出功率和所述第二型电解槽的额定功率确定所述第二型电解槽的运行台数m；

7、根据所述输出功率和m台所述第二型电解槽的额定功率，计算第一剩余功率；

8、根据所述第一剩余功率和所述第一型电解槽的功率特性，确定各台所述第一型电解槽的运行状态；或者，

9、在所述输出功率小于所述第二型电解槽的额定功率的情况下，根据所述输出功率和所述第一型电解槽的功率特性确定各台所述第一型电解槽的运行状态。

10、可选的，所述根据所述第一剩余功率和所述第一型电解槽的功率特性，确定各台所述第一型电解槽的运行状态，包括：

11、在所述第一剩余功率大于所述第一型电解槽的额定功率的情况下，根据所述第一剩余功率和所述第一型电解槽的额定功率确定按照额定功率运行的第一型电解槽的运行台数n；

12、根据所述第一剩余功率和n台所述第一型电解槽的额定功率，计算第二剩余功率；

13、在所述第二剩余功率大于或者等于所述第一型电解槽的最低启动功率的情况下，控制一台所述第一型电解槽按照所述第二剩余功率运行；或者，

14、在所述第二剩余功率小于所述第一型电解槽的最低启动功率的情况下，控制所有的所述第一型电解槽处在待机状态。

15、可选的，所述清洁发电系统包括光伏发电系统；

16、所述确定所述清洁发电系统的输出功率，包括：获取所述光伏发电系统中光伏阵列的输出电压和输出电流；

17、根据所述输出电压和所述输出电流确定所述输出功率。

18、可选的，所述输变电系统包括输入侧与所述光伏阵列输出侧连接的第一dc/dc电路；在根据所述输出电压和所述输出电流确定所述输出功率之后，所述方法还包括：

19、采用最大功率跟踪控制算法，根据所述输出电压、所述输出电流确定第一占空比控制数据；

20、采用所述第一占空比控制数据控制所述第一dc/dc电路。

21、可选的，所述清洁能源制氢系统还包括端侧与所述第一dc/dc电路输出侧并联的储能电路；所述方法还包括：

22、根据所述第一dc/dc电路输出端的参考电压、实测电压和实测电流，确定所述储能电路的运行状态，所述运行状态为储能运行状态、放电运行状态或者离网状态中的一种。

23、可选的，所述输变电系统还包括输入侧与所述第一dc/dc电路输出侧连接的dc/ac电路；所述控制方法还包括：

24、采用虚拟同步发电机策略串联电压控制外环、电流控制内环的方法确定第二占空比；

25、基于所述第二占空比控制所述dc/ac电路。

26、可选的，所述输变电系统还包括输出侧分别与对应的所述第一型电解槽或者第二型电解槽连接的第二dc/dc电路；所述控制方法还包括：

27、根据各台所述第一型电解槽或者第二型电解槽的运行功率和槽端设定电压确定槽端参考电流；

28、基于所述槽端参考电流和槽端实测电流确定第三占空比；

29、基于所述第三占空比控制所述第二dc/dc电路。

30、第二方面，本公开实施例提供一种清洁能源制氢系统的控制装置，所述清洁能源制氢系统包括清洁发电系统、输变电系统和电解槽，所述电解槽包括至少一台第一型电解槽和至少一台第二型电解槽，所述第一型电解槽的负荷变化区间下限小于所述第二型电解槽，所述第一型电解槽的额定功率小于所述第二型电解槽；所述控制装置包括：

31、发电侧输出功率确定单元，用于确定所述清洁发电系统的输出功率；

32、电解槽控制单元，用于根据所述输出功率、所述第一型电解槽的功率特性和所述第二型电解槽的额定功率，确定各台所述第一型电解槽和各台所述第二型电解槽的运行状态。

33、第三方面，本公开实施例提供一种控制设备，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序；所述计算机程序在被所述处理器加载时，使所述处理器执行如前任一项所述的清洁能源制氢系统的控制方法。

34、采用本公开实施例提供的方案，根据输出功率、第一型电解槽的功率特性和第二型电解槽的额定功率确定各台第一型电解槽和各台第二性电解槽的运行状态，是通过合理地设置第一型电解槽的启动台数、第二型电解槽的运行台数，以及各台运行的第一型电解槽的运行功率和第二型电解槽的运行功率，以能够尽可能地充分地利用清洁发电系统产生的电能。

技术特征：

1.一种清洁能源制氢系统的控制方法，其特征在于，所述清洁能源制氢系统包括清洁发电系统、输变电系统和电解槽，所述电解槽包括至少一台第一型电解槽和至少一台第二型电解槽，所述第一型电解槽的负荷变化区间下限小于所述第二型电解槽；所述控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据所述输出功率、所述第一型电解槽的功率特性和所述第二型电解槽的额定功率，确定各台所述第一型电解槽和各台所述第二型电解槽的运行状态，包括：

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一剩余功率和所述第一型电解槽的功率特性，确定各台所述第一型电解槽的运行状态，包括：

4.根据权利要求1-3任一项所述的控制方法，其特征在于，所述清洁发电系统包括光伏发电系统；

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述输变电系统包括输入侧与所述光伏阵列输出侧连接的第一dc/dc电路；在根据所述输出电压和所述输出电流确定所述输出功率之后，所述方法还包括：

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述清洁能源制氢系统还包括端侧与所述第一dc/dc电路输出侧并联的储能电路；所述方法还包括：

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述输变电系统还包括输入侧与所述第一dc/dc电路输出侧连接的dc/ac电路；所述控制方法还包括：

8.根据权利要求1-3任一项所述的控制方法，其特征在于，所述输变电系统还包括输出侧分别与对应的所述第一型电解槽或者第二型电解槽连接的第二dc/dc电路；所述控制方法还包括：

9.一种清洁能源制氢系统的控制装置，其特征在于，所述清洁能源制氢系统包括清洁发电系统、输变电系统和电解槽，所述电解槽包括至少一台第一型电解槽和至少一台第二型电解槽，所述第一型电解槽的负荷变化区间下限小于所述第二型电解槽，所述第一型电解槽的额定功率小于所述第二型电解槽；所述控制装置包括：

10.一种控制设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序；

技术总结本公开实施例提供一种清洁能源制氢系统的控制方法、装置和控制设备。所述清洁能源制氢系统包括清洁发电系统、输变电系统和电解槽，所述电解槽包括至少一台第一型电解槽和至少一台第二型电解槽，所述第一型电解槽的负荷变化区间下限小于所述第二型电解槽；清洁能源制氢系统的控制方法包括：确定所述清洁发电系统的输出功率；根据所述输出功率、所述第一型电解槽的功率特性和所述第二型电解槽的额定功率，确定各台所述第一型电解槽和各台所述第二型电解槽的运行状态，以实现所述输出功率的最大化利用。技术研发人员：任永峰,云平平,王舜彦,米玥,薛宇,贺彬,徐睿婕受保护的技术使用者：内蒙古工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11