一种离网型光伏制氢系统控制方法技术方案

本发明专利技术涉及光伏制氢系统控制技术领域，具体为一种离网型光伏制氢系统控制方法，所述方法为根据对当日天气条件的预测，得到当日光伏子系统发电功率峰值P

【技术实现步骤摘要】
一种离网型光伏制氢系统控制方法


[0001]本专利技术涉及光伏制氢系统控制
，具体为一种离网型光伏制氢系统控制方法。

技术介绍

[0002]随着全球碳达峰、碳中和目标需求的日益迫切，新型清洁能源对传统化石能源的替代逐渐引起人们关注，作为真正零碳排放的氢能源市场亦愈发火热。氢气的制备方法有多种，但从全生命周期来说，只有当水电解与可再生能源电力结合时制备出的氢气才可被称为“绿氢”，这个过程要求无电网电力参与，即离网模式。在众多可再生能源发电技术中，光伏发电技术最为成熟，适用范围最广，同时功率波动较小，输出功率可预测，具备与水电解制氢设备的较好匹配性。
[0003]对于离网型光伏制氢系统，除光伏子系统、制氢子系统外，通常还需配备一个储能子系统来平滑光伏发电系统输出功率的波动以及依据控制策略储存/释放相应的能量。但如何确定制氢子系统和储能子系统的功率需根据具体制氢需求和现有条件而定。
[0004]受单个电解槽产量的限制，为满足大规模制氢场景需求，在现有的相关研究中水电解制氢系统通常采用多电解槽组合的形式。中国专利CN112663081A：水电解制氢电源控制系统和方法，提供了一种水电解制氢电源控制方法，根据实时发电量控制整流柜的工作个数，避免了一个超大电解槽超低负荷运行的危险状况；中国专利CN111826669A：具有宽功率波动适应性的大型电解水制氢系统及控制方法，采用不同功率等级电解水制氢模块的系统架构，同时启用任意数量电解水制氢模块的系统逻辑，提升了电解水制氢系统的宽功率波动适应性和使用寿命。
>[0005]现有的相关研究中通常只考虑到电解槽超低负荷运行时的危险性，但忽略了电解槽低负荷运行时的经济性。电解槽以低电流密度工作时，不仅可以降低电解槽的直流电耗，也可降低电解单元模块中电气部分(整流器、变压器、线缆)的能耗。因此在适当条件下，选择让更多电解槽低负荷运行比让少数电解槽高负荷运行具有更高的经济性，但也需考虑避免电解单元模块过高的启停频率，保证制氢子系统的安全性和使用寿命。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种离网型光伏制氢系统控制方法，以解决现有技术缺乏对离网型光伏制氢系统经济性控制的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种离网型光伏制氢系统控制方法所述方法包括如下步骤：
[0008]S1、根据对当日天气条件的预测，得到当日光伏子系统发电功率峰值P
pv
‑
max
及峰值点时刻T；
[0009]S2、计算制氢子系统当日参与工作的电解单元模块的最大数量计算结果向上取整，其中P
ec
‑
e
为电解单元模块中电解槽的额定
功率；
[0010]S3、统计上一时刻(t
‑
1)电解单元模块工作数目N
t
‑1以及当前t时刻光伏子系统发电功率P
pv
；
[0011]S4、计算当前t时刻电解单元模块工作数量理论值N，P
pv
/P
ec
‑
m
的计算结果向下取整，P
ec
‑
m
为电解单元模块的设定最小工作功率；
[0012]S5、判断当t≤T时，如果N＜N
t
‑1，且储能子系统SOC状态高于设定的最低SOC
min
状态时，由储能子系统补充缺失功率，此时电解单元模块工作数目实际值N
t
为上一时刻电解单元模块工作数目值N
t
‑1，电解单元模块工作数目不变，处于工作状态的电解单元模块功率P
ec
为P
ec
‑
m
，储能子系统的放电功率P
bat
为N
t
×
P
ec
‑
m
‑
P
pv
；如果N＜N
t
‑1，且储能子系统SOC状态低于设定的最低SOC
min
状态时，此时储能子系统不能补充缺失功率，电解单元模块工作数目实际值N
t
为计算得到的电解单元模块工作数目理论值N，电解单元模块工作数目降低，电解单元模块功率P
ec
为P
pv
/N
t
，储能子系统不放电；
[0013]S6、判断当t≤T时，如果N≥N
t
‑1，此时电解单元模块工作数目实际值N
t
为计算得到的电解单元模块工作数目理论值N，电解单元模块工作数目增加或不变，电解单元模块功率P
ec
为P
pv
/N
t
；
[0014]S7、判断当t＞T时，如果N＞N
t
‑1，此时电解单元模块工作数目实际值N
t
为上一时刻电解单元模块工作数目值N
t
‑1，电解单元模块工作数目不变，电解单元模块功率P
ec
为P
pv
/N
t
；
[0015]S8、判断当t＞T时，如果N≤N
t
‑1，此时电解单元模块工作数目实际值N
t
为计算得到的电解单元模块工作数目理论值N，电解单元模块工作数目降低或不变，电解单元模块功率P
ec
为P
pv
/N
t
；
[0016]S9、如果光伏子系统发电功率大于所有处于工作状态的电解单元模块额定功率之和，并且储能子系统还可以储存能量，由储能子系统吸收多余光伏电力；如果储能子系统不能继续储存能量，则光伏子系统降荷。
[0017]优选的，当t≤T时，当工作电解单元模块的数目减小时，停止工作的电解槽转换为待机状态。
[0018]优选的，当t＞T时，当工作电解单元模块数目减小时，停止工作的电解槽转换为停机状态。
[0019]优选的，根据制氢子系统中各电解单元模块的电解槽的电压增幅程度来判断优先启动、优先关闭的电解单元模块，即优先启动电解槽电压增幅程度较小的电解单元模块，优先关闭电解槽电压增幅程度较大的电解单元模块。
[0020]优选的，所述各电解单元模块中电解槽的额定功率和初始性能参数均相同。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022](1)依据典型的光伏出力曲线，对制氢子系统和储能子系统的功率进行合理配置，可有效提高设备的利用率，降低固定资产投资成本；
[0023](2)根据对当光伏子系统日发电功率峰值的预测，得到当日电解单元模块的最大工作数量，可有效的降低电解槽的开/停机频率，延长电解槽的使用寿命；
[0024](3)根据制氢子系统中各电解单元模块的电解槽的电压增幅程度，判断优先启动和优先关闭的电解单元模块，可防止个别电解槽过快的损耗，保证各电解槽性能的一致性，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离网型光伏制氢系统控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、根据对当日天气条件的预测，得到当日光伏子系统发电功率峰值P
pv
‑
max
及峰值点时刻T；S2、计算制氢子系统当日参与工作的电解单元模块的最大数量N
max
，计算结果向上取整，其中P
ec
‑
e
为电解单元模块中电解槽的额定功率；S3、统计上一时刻(t
‑
1)电解单元模块工作数目N
t
‑1以及当前t时刻光伏子系统发电功率P
pv
；S4、计算当前t时刻电解单元模块工作数量理论值N，S4、计算当前t时刻电解单元模块工作数量理论值N，P
pv
/P
ec
‑
m
的计算结果向下取整，P
ec
‑
m
为电解单元模块的设定最小工作功率；S5、判断当t≤T时，如果N＜N
t
‑1，且储能子系统SOC状态高于设定的最低SOC
min
状态时，由储能子系统补充缺失功率，此时电解单元模块工作数目实际值N
t
为上一时刻电解单元模块工作数目值N
t
‑1，电解单元模块工作数目不变，处于工作状态的电解单元模块功率P
ec
为P
ec
‑
m
，储能子系统的放电功率P
bat
为N
t
×
P
ec
‑
m
‑
P
pv
；如果N＜N
t
‑1，且储能子系统SOC状态低于设定的最低SOC
min
状态时，此时储能子系统不能补充缺失功率，电解单元模块工作数目实际值N
t
为计算得到的电解单元模块工作数目理论值N，电解单元模块工作数目降低，电解单元模块功率P
ec

【专利技术属性】
技术研发人员：朱维，谢佳平，杨事成，李建伟，姚飞宇，
申请(专利权)人：上海卓微氢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：