一种基于风电综合利用的制储供氢控制方法及系统

本发明涉及一种制储供氢控制方法及系统，属于风能利用制氢发电。

背景技术：

1、风电制氢是将风能发出的电通过水电解设备转化为氢气的过程，主要应用于大规模风电场的弃风消纳和储能。经济效益上，大规模利用风电资源进行制氢可以提高风电消纳，整个过程近乎零碳排放、无污染，因此风电制氢技术具有很好的应用前景。

2、现有技术中，只是利用风电进行制氢并存储，由于风能发电是依靠风能进行发电，而风能并不是固定不变的，因此对制氢过程产生影响，导致制氢结果参差不齐，还需要将制得的氢气进一步提纯，然后再根据情况进行储氢或供氢，统一的处理降低了风电制储供氢的效率，存在改进之处。

技术实现思路

1、针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种基于风电综合利用的制储供氢控制方法，以及提供一种基于风电综合利用的制储供氢控制系统，提高风能利用的合理性，避免统一处理造成的额外消耗，提高系统效率。

2、本发明技术方案如下：一种基于风电综合利用的制储供氢控制方法，包括步骤：

3、获取风速风向的变化情况，根据风速风向的变化情况预测风能发电不同时刻的电量情况并形成电量曲线图；

4、基于所述电量曲线图，计算不同时刻的电量差值分析得到风能发电稳定程度；

5、建立风能发电稳定程度与制氢纯度的正相关曲线并分析得到不同时间段的制氢纯度；

6、基于所述不同时间段的制氢纯度，获取氢气存储环境参数，在达到存储条件时存储氢气；

7、在未达到存储条件时分析氢气使用用户的使用紧急度与氢气量，匹配最优用户进行氢气运输。

8、进一步地，所述基于所述不同时间段的制氢纯度，获取氢气存储环境参数，在达到存储条件时存储氢气，具体包括：设置制氢纯度阈值，在制氢纯度未达到所述制氢纯度阈值的时段控制风能发电设备与存储电池连接，存储风能发电产生的电量；在制氢纯度达到所述制氢纯度阈值的时段控制风电发电设备与电解制氢设备连接，开始制氢，并且获取氢气存储环境参数，设置氢气存储阈值，在基于氢气存储环境参数计算的存储条件满足氢气存储阈值时进行存储。

9、进一步地，所述基于氢气存储环境参数计算存储条件包括：yz＝c1×bh+c2×gd，yz为存储条件，bh为变化存储氢气值，gd为固定存储氢气值，bh＝-a1×bw+a2×by，gd＝b1×gm-b2×gh-b3×gk，bw为温度，gy为压力，gm为存储材料密度，gh为存储材料反应活性，gk为存储材料孔隙度，a1、a2、b1、b2、b3、c1、c2为比例因子且大于0。

10、进一步地，所述在基于氢气存储环境参数计算的存储条件满足氢气存储阈值时进行存储时，设定可用氢纯度，在制氢纯度达到所述可用氢纯度时存储；在制氢纯度未达到所述可用氢纯度时将氢气用于发电。

11、进一步地，所述在制氢纯度未达到所述可用氢纯度时将氢气用于发电，具体包括：根据氢气用于发电的发电量，由制氢纯度与氢气发电稳定程度的正相关曲线得到该制氢纯度下氢气发电稳定程度，由所述发电量和氢气发电稳定程度计算氢气发电适配度控制氢气用于发电后的输出，所述氢气发电适配度为qs＝d1×qd+d2×qw，qd为发电量，qw为氢气发电稳定程度，d1、d2为比例因子且大于0。

12、进一步地，由所述发电量和氢气发电稳定程度计算氢气发电适配度控制氢气用于发电后的输出，具体为设置氢气发电适配度阈值，氢气发电适配度达到氢气发电适配度阈值时，控制氢气用于发电后的输出用于电解制氢；氢气发电适配度未达到氢气发电适配度阈值时，控制氢气用于发电后的输出用于连接存储电池进行电量存储。

13、进一步地，所述控制氢气用于发电后的输出用于电解制氢后，重新分析制氢纯度判断氢气是否进行存储，具体包括计算风能发电和氢气发电综合发电情况作为发电稳定程度zw＝g1×qw+g2×fw，fw为风能发电稳定程度，g1、g2为比例因子且大于0，根据发电稳定程度zw与制氢纯度的正相关曲线分析更新制氢纯度，基于更新后的制氢纯度，重新判断更新后的制氢纯度，并重新获取氢气存储环境参数判断是否达到存储条件。

14、进一步地，在未达到存储条件时分析氢气使用用户的情况，匹配最优用户进行氢气运输具体包括：将使用氢气纯度不大于制氢纯度的用户作为可选用户，根据可选用户的使用情况参数与运输情况参数，寻找与存储时段的制氢量最匹配的可选用户作为最优用户。

15、进一步地，寻找与存储时段的制氢量最匹配的可选用户是计算使用关联函数syz＝h1×(ys-zq)+h2×(yx-sj)-h3×sn-h4×sc，使用情况参数包括氢气使用量ys、氢气需求时间yx以及氢气需求纯度yc，运输情况参数包括运输时间sj、运输难度sn以及运输成本sc，h1、h2、h3、h4为比例因子且大于0，计算得到的syz最大的为最优用户。

16、本发明的另一技术方案如下：一种基于风电综合利用的制储供氢控制系统，应用上述的基于风电综合利用的制储供氢控制方法，包括电量模块、差值模块、纯度模块、存储模块以及运输模块；

17、所述电量模块获取风速风向的变化情况，根据风速风向的变化情况预测风能发电不同时刻的电量情况并形成电量曲线图；

18、所述差值模块用于基于所述电量曲线图，计算不同时刻的电量差值分析得到风能发电稳定程度；

19、所述纯度模块建立风能发电稳定程度与制氢纯度的正相关曲线并分析得到不同时间段的制氢纯度；

20、所述存储模块用于基于所述不同时间段的制氢纯度，获取氢气存储环境参数，在达到存储条件时存储氢气；

21、所述运输模块用于在未达到存储条件时分析氢气使用用户的情况，匹配最优用户进行氢气运输。

22、本发明与现有技术相比的优点在于：

23、根据风能发电的变化，预测分析电解制氢的纯度，根据电解制氢的纯度，分析氢气的处理结果。减少了统一提纯的繁琐工作，并将各种纯度的氢气合理利用，提高了基于风电综合利用的制储供氢控制的便捷性。

24、根据氢气发电适配度是否达到氢气发电适配度阈值分析氢气发电是直接用于电解制氢还是用于电量存储。并且当氢气发电直接用于电解制氢时，需要更新制氢纯度，得到更准确的数据，提高了基于风电综合利用的制储供氢控制的准确性。

25、匹配最优用户时，根据用户的氢气使用量、需求时间以及纯度要求，再结合运输时间、运输难度以及运输成本综合选取用户进行运输，在不影响运输的情况下，降低氢气资源的浪费，提高了基于风电综合利用的制储供氢控制的环保性。

技术特征：

1.一种基于风电综合利用的制储供氢控制方法，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的基于风电综合利用的制储供氢控制方法，其特征在于，所述基于所述不同时间段的制氢纯度，获取氢气存储环境参数，在达到存储条件时存储氢气，具体包括：设置制氢纯度阈值，在制氢纯度未达到所述制氢纯度阈值的时段控制风能发电设备与存储电池连接，存储风能发电产生的电量；在制氢纯度达到所述制氢纯度阈值的时段控制风电发电设备与电解制氢设备连接，开始制氢，并且获取氢气存储环境参数，设置氢气存储阈值，在基于氢气存储环境参数计算的存储条件满足氢气存储阈值时进行存储。

3.根据权利要求2所述的基于风电综合利用的制储供氢控制方法，其特征在于，所述基于氢气存储环境参数计算存储条件包括：yz＝c1×bh+c2×gd，yz为存储条件，bh为变化存储氢气值，gd为固定存储氢气值，bh＝-a1×bw+a2×by，gd＝b1×gm-b2×gh-b3×gk，bw为温度，gy为压力，gm为存储材料密度，gh为存储材料反应活性，gk为存储材料孔隙度，a1、a2、b1、b2、b3、c1、c2为比例因子且大于0。

4.根据权利要求2所述的基于风电综合利用的制储供氢控制方法，其特征在于，所述在基于氢气存储环境参数计算的存储条件满足氢气存储阈值时进行存储时，设定可用氢纯度，在制氢纯度达到所述可用氢纯度时存储；在制氢纯度未达到所述可用氢纯度时将氢气用于发电。

5.根据权利要求4所述的基于风电综合利用的制储供氢控制方法，其特征在于，所述在制氢纯度未达到所述可用氢纯度时将氢气用于发电，具体包括：根据氢气用于发电的发电量，由制氢纯度与氢气发电稳定程度的正相关曲线得到该制氢纯度下氢气发电稳定程度，由所述发电量和氢气发电稳定程度计算氢气发电适配度控制氢气用于发电后的输出，所述氢气发电适配度为qs＝d1×qd+d2×qw，qd为发电量，qw为氢气发电稳定程度，d1、d2为比例因子且大于0。

6.根据权利要求5所述的基于风电综合利用的制储供氢控制方法，其特征在于，由所述发电量和氢气发电稳定程度计算氢气发电适配度控制氢气用于发电后的输出，具体为设置氢气发电适配度阈值，氢气发电适配度达到氢气发电适配度阈值时，控制氢气用于发电后的输出用于电解制氢；氢气发电适配度未达到氢气发电适配度阈值时，控制氢气用于发电后的输出用于连接存储电池进行电量存储。

7.根据权利要求6所述的基于风电综合利用的制储供氢控制方法，其特征在于，所述控制氢气用于发电后的输出用于电解制氢后，重新分析制氢纯度判断氢气是否进行存储，具体包括计算风能发电和氢气发电综合发电情况作为发电稳定程度zw＝g1×qw+g2×fw，fw为风能发电稳定程度，g1、g2为比例因子且大于0，根据发电稳定程度zw与制氢纯度的正相关曲线分析更新制氢纯度，基于更新后的制氢纯度，重新判断更新后的制氢纯度，并重新获取氢气存储环境参数判断是否达到存储条件。

8.根据权利要求1所述的基于风电综合利用的制储供氢控制方法，其特征在于，在未达到存储条件时分析氢气使用用户的情况，匹配最优用户进行氢气运输具体包括：将使用氢气纯度不大于制氢纯度的用户作为可选用户，根据可选用户的使用情况参数与运输情况参数，寻找与存储时段的制氢量最匹配的可选用户作为最优用户。

9.根据权利要求8所述的基于风电综合利用的制储供氢控制方法，其特征在于，寻找与存储时段的制氢量最匹配的可选用户是计算使用关联函数syz＝h1×(ys-zq)+h2×(yx-sj)-h3×sn-h4×sc，使用情况参数包括氢气使用量ys、氢气需求时间yx以及氢气需求纯度yc，运输情况参数包括运输时间sj、运输难度sn以及运输成本sc，h1、h2、h3、h4为比例因子且大于0，计算得到的syz最大的为最优用户。

10.一种基于风电综合利用的制储供氢控制系统，其特征在于，应用权利要求1至9中任意一项所述的基于风电综合利用的制储供氢控制方法，包括电量模块、差值模块、纯度模块、存储模块以及运输模块；

技术总结本发明公开了一种基于风电综合利用的制储供氢控制方法及系统，包括：获取风速风向的变化情况，预测风能发电不同时刻的电量情况并形成电量曲线图；计算不同时刻的电量差值分析得到风能发电稳定程度；建立风能发电稳定程度与制氢纯度的正相关曲线，分析得到不同时间段的制氢纯度；获取氢气存储环境，根据氢气存储环境判断是否达到存储条件，如果达到存储条件则存储氢气；如果没有达到存储条件，则分析氢气使用用户的情况，匹配最优用户进行氢气运输。本发明该公开了实现该方法的系统。本发明提高了提高风能利用的合理性，避免统一处理造成的额外消耗，提高系统效率。技术研发人员：张刘挺,陈鹏州受保护的技术使用者：江苏科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23