一种清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制方法技术方案

本发明专利技术涉及能源供给技术领域，公开了一种清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制方法，本发明专利技术基于清洁能源弃电功率序列确定优化目标，同时，在预设约束条件集的约束控制下，得到清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制数据集，进一步，基于预设遗传算法，确定清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的目标运行控制数据。因此，通过实施本发明专利技术，可以合理分配清洁能源弃电制氢及氢气液化的运行功率以及合理控制储气罐的储放氢气过程，有效提高了系统运行的安全稳定性，并降低了液氢的生产成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制方法


[0001]本专利技术涉及能源供给
，具体涉及一种清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制方法。

技术介绍

[0002]随着清洁能源产业的迅速推进，作为“零碳”能源——氢能的重要高效载体，液氢将会成为保证氢能规模化应用的有效实施途径。
[0003]目前，采用清洁能源弃电制氢系统进行制氢，但是，与常规制氢方法不同的是，该清洁能源弃电制氢系统在制氢过程的所有能耗均来源于清洁能源电站无法消纳的弃电，而清洁能源发电功率的不确定性，会给制氢系统的运行带来极大的挑战。
[0004]而且，现有的相关研究通常只考虑到清洁能源电解水制氢的协同配置，很少考虑到将氢气液化一并纳入清洁能源并网耦合制氢的一体化配置中，也无法实现清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的安全稳定的运行控制。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制方法，以解决现有的相关研究通常只考虑到清洁能源电解水制氢的协同配置，很少考虑到将氢气液化一并纳入清洁能源并网耦合制氢的一体化配置中，也无法实现清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的安全稳定的运行控制的问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制方法，清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统与清洁能源监测系统连接；该清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制方法包括：
[0007]获取清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行功率数据集和清洁能源监测系统发送的清洁能源弃电功率序列；基于清洁能源弃电功率序列确定优化目标；基于清洁能源弃电功率序列和运行功率数据集，利用优化目标和预设约束条件集，对清洁能源弃电制氢耦合氢气液化运行控制模型求解，得到清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制数据集；基于运行控制数据集，经过预设遗传算法处理，得到清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制结果。
[0008]本专利技术提供的清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制方法，基于清洁能源弃电功率序列确定优化目标，同时，在预设约束条件集的约束控制下，得到清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制数据集，进一步，基于预设遗传算法，确定清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的目标运行控制数据。因此，通过实施本专利技术，可以合理分配清洁能源弃电制氢及氢气液化的运行功率以及合理控制储气罐的储放氢气过程，有效提高了系统运行的安全稳定性，并降低了液氢的生产成本。
[0009]在一种可选的实施方式中，清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统包括电解水制氢装置、储氢装置和氢气液化装置；获取清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行功率数
据集和清洁能源监测系统发送的清洁能源弃电功率序列，包括：
[0010]获取清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统中电解水制氢装置的第一运行功率数据集、储氢装置的第二运行功率数据集和氢气液化装置的第三功率运行数据集；利用清洁能源监测系统获取清洁能源发电功率序列和清洁能源用电功率序列；基于清洁能源发电功率序列和清洁能源用电功率序列确定清洁能源弃电功率序列。
[0011]本专利技术综合考虑清洁能源发电特性，将氢气液化一并纳入清洁能源并网耦合制氢的一体化配置中，同时配合电解水制氢设备和储氢装置，形成清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统，填补了清洁能源液氢系统的空白。
[0012]在一种可选的实施方式中，运行控制数据集包括：电解水制氢装置的第一运行功率控制序列、储氢装置的储放氢气量控制序列以及氢气液化装置的第二运行功率控制序列。
[0013]在一种可选的实施方式中，基于清洁能源弃电功率序列和运行功率数据集，利用优化目标和预设约束条件集，对清洁能源弃电制氢耦合氢气液化运行控制模型求解，得到清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制数据集，包括：
[0014]基于清洁能源弃电功率序列和运行功率数据集，确定清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行条件；基于优化目标，将清洁能源弃电功率序列输入清洁能源弃电制氢耦合氢气液化运行控制模型，得到满足预设约束条件集和运行条件的运行控制数据集。
[0015]本专利技术在对清洁能源弃电功率序列输入清洁能源弃电制氢耦合氢气液化运行控制模型求解时还考虑了清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行条件，为后续清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的安全稳定运行提供了保障。
[0016]在一种可选的实施方式中，基于清洁能源弃电功率序列和运行功率数据集，确定清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行条件，包括：
[0017]基于第一运行功率数据集确定电解水制氢装置的第一目标运行功率；基于第三功率运行数据集确定氢气液化装置的第二目标运行功率；基于清洁能源弃电功率序列、第一目标运行功率和第二目标运行功率，确定运行条件。
[0018]本专利技术根据清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统中电解水制氢装置和氢气液化装置的运行功率数据确定运行条件，为清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统中每个装置的安全稳定运行提供的保障。
[0019]在一种可选的实施方式中，基于清洁能源弃电功率序列、第一目标运行功率、第二目标运行功率和第三目标运行功率，确定运行条件，包括：
[0020]将清洁能源弃电功率序列中每个清洁能源弃电功率与第一目标运行功率进行比对；当清洁能源弃电功率大于或等于第一目标运行功率时，控制电解水制氢装置、储氢装置和氢气液化装置基于清洁能源弃电功率运行；当清洁能源弃电功率小于第一目标运行功率时，基于第一目标运行功率、第二目标运行功率和清洁能源弃电功率确定目标发电功率；基于目标发电功率确定目标弃电功率，并控制电解水制氢装置、储氢装置和氢气液化装置基于目标弃电功率运行。
[0021]本专利技术根据清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统中电解水制氢装置和氢气液化装置的运行功率数据确定运行条件，为清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统中每个装置的安全稳定运行提供的保障。
[0022]在一种可选的实施方式中，基于运行控制数据集，经过预设遗传算法处理，得到清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制结果，包括：
[0023]基于运行控制数据集，经过预设遗传算法处理，得到目标运行控制数据；利用目标运行控制数据控制清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统运行，得到运行控制结果。
[0024]本专利技术利用预设遗传算法在运行控制数据集寻优，得到满足条件的目标运行控制数据并控制清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统运行，提高了清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统运行的安全稳定性。
[0025]在一种可选的实施方式中，方法还包括：获取预设约束条件集，预设约束条件集包括功率平衡约束、能量守恒和质量守恒约束以及设备参数约束。
[0026]本专利技术通过上述的约束条件，可以控制清洁能源弃电制氢耦合氢气液化运行控制模型求解的精准度。
[0027]在一种可选的实施方式中，功率平衡约束为：
[0028]P
a
(t)+P
net...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制方法，其特征在于，所述清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统与清洁能源监测系统连接；所述方法包括：获取清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行功率数据集和所述清洁能源监测系统发送的清洁能源弃电功率序列；基于所述清洁能源弃电功率序列确定优化目标；基于所述清洁能源弃电功率序列和运行功率数据集，利用所述优化目标和预设约束条件集，对所述清洁能源弃电制氢耦合氢气液化运行控制模型求解，得到所述清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制数据集；基于所述运行控制数据集，经过预设遗传算法处理，得到所述清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统包括电解水制氢装置、储氢装置和氢气液化装置；获取清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行功率数据集和所述清洁能源监测系统发送的清洁能源弃电功率序列，包括：获取所述清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统中所述电解水制氢装置的第一运行功率数据集、所述储氢装置的第二运行功率数据集和所述氢气液化装置的第三功率运行数据集；利用所述清洁能源监测系统获取清洁能源发电功率序列和清洁能源用电功率序列；基于所述清洁能源发电功率序列和所述清洁能源用电功率序列确定所述清洁能源弃电功率序列。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述运行控制数据集包括：所述电解水制氢装置的第一运行功率控制序列、所述储氢装置的储放氢气量控制序列以及所述氢气液化装置的第二运行功率控制序列。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述清洁能源弃电功率序列和运行功率数据集，利用所述优化目标和预设约束条件集，对所述清洁能源弃电制氢耦合氢气液化运行控制模型求解，得到所述清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行控制数据集，包括：基于所述清洁能源弃电功率序列和运行功率数据集，确定所述清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行条件；基于所述优化目标，将所述清洁能源弃电功率序列输入所述清洁能源弃电制氢耦合氢气液化运行控制模型，得到满足所述预设约束条件集和所述运行条件的运行控制数据集。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述清洁能源弃电功率序列和运行功率数据集，确定所述清洁能源弃电制氢耦合氢气液化系统的运行条件，包括：基于所述第一运行功率数据集确定所述电解水制氢装置的第一目标运行功率；基于所述第三功率运行数据集确定所述氢气液化装置的第二目标运行功率；基于清洁能源弃电功率序列、所述第一目标运行功率和所述第二目标运行功率，确定所述运行条件。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于清洁能源弃电功率序列、所述第一目标运行功率和所述第二目标运行功率，确定所述运行条件，包括：将所述清洁能源弃电功率序列中每个清洁能源弃电功率与所述第一目标运行功率进
行比对；当所述清洁能源弃电功率大于或等于所述第一目标运行功率时，控制所述电解水制氢装置、所述储氢装置和所述氢气液化装置基于所述清洁能源弃电功率运行；当所述清洁能源弃电功率小于所述第一目标运行功率时，基于所述第一目标运行功率、所述第二目标运行功率和所述清洁能源弃电功率确定目标发电功率；基于所述目标发电功率确定目标弃电功率，并控制所述电解水制氢装置、所述储氢装置和所述氢气液化装置基于所述目标弃电功率运行。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述运行控制数据集，经过预设遗传...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，赵汪，刘聪，刘峻，李晶，沈稼轩，蒋伟伟，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：