【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力，特别涉及一种用于电解水制氢系统的主动储能装置及其控制方法。
技术介绍
1、当前，全球石化产业进入深刻调整期，在碳达峰碳中和的背景下，逐步限制高排放、高环境风险产品的生产与使用，对石化产业的发展提出了更大挑战。随着石化产量快速增长，低碳减排需求日益增大，氢的绿色制取以及新能源发电技术受到广泛重视，储能技术由于其平滑过渡、削峰填谷、调频调压等功能，成为未来技术发展的关键途径。
2、目前常见的电力储能方式主要有三种：物理储能、化学储能以及电磁储能。其中化学储能技术具有相对成熟、容量大、安全可靠、无污染、便于安装、环境适应性强等优点，因此得到了广泛的应用。然而，传统锂离子电池受限于迟缓的体相反应而具有较差的功率性能；超级电容器利用快速的表面过程存储电荷，但受限于较低的能量密度。单一储能元件存在较大的性能空白，难以同时满足对能量和功率密度有较高要求的应用场景。
3、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于，提供一种主动储能装置及其控制方法，从而改善现有技术中电网的供电可靠性问题。
2、本专利技术的另一目的在于，提供一种主动储能装置及其控制方法，从而能够满足制氢设备启动快，响应迅速，且运行负载范围较宽的运行要求。
3、为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供
4、进一步，上述技术方案中，快速投切开关柜通过两个双向dc-dc变换器分别与锂电池组和超级电容器组相连接。
5、进一步，上述技术方案中，当交直流母线电流异常时，快速投切开关柜启动锂电池组；当交直流母线电压异常时，快速投切开关柜启动超级电容器组。
6、进一步，上述技术方案中，超级电容器组与锂电池组的控制方式如下：
7、
8、式中，pli、pc、pload、分别代表锂离子电池组、超级电容器组、负荷的功率；ηdc_c、ηdc_li分别表示超级电容器组和锂离子电池组的dc/dc变换器转换效率；uc、socb分别代表电路的电源和荷电量。
9、进一步，上述技术方案中，控制单元根据不同储能单元的电压电流阈值、充放电功率阈值、整体能量效率以及电池循环寿命确定最优工作状态，同时满足超级电容器组用于补偿高频波动分量，锂电池组补偿低频波动分量，对超级电容器组和锂电池组进行功率分配。
10、进一步，上述技术方案中，快速投切开关柜通过双向ac-dc变换器与交流侧电网相连接；快速投切开关柜通过双向dc-dc变换器与直流侧母线相连接。
11、进一步，上述技术方案中，当交流侧电网出现电网电压跌落或断电故障时，储能单元通过双向ac-dc变换器支撑整流装置正常工作；当直流侧母线出现电压跌落或断电故障时，储能单元通过双向dc-dc变换器支撑直流侧母线正常工作。
12、进一步，上述技术方案中，当电解水制氢系统停机时，直流侧母线释放的电能经双向dc-dc变换器回冲至超级电容器组。
13、进一步，上述技术方案中，锂电池组为超级电容器组充电。
14、进一步，上述技术方案中，超级电容器组在整个充放电循环后恢复到满充电量的80％及以上，确保超级电容器组充分发挥其性能。
15、根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种用于如上述技术方案的主动储能装置的控制方法，包括如下步骤：
16、s110检测交流侧电网的电压和电流、检测直流侧母线的电压和电流，储能单元保持待机满充电量的80％以上；
17、s120当所检测的电流异常时，启动锂电池组；当所检测的电压异常时，启动超级电容器组；
18、s130根据不同储能单元的电压电流阈值、充放电功率阈值、整体能量效率以及电池循环寿命确定最优工作状态，同时满足超级电容器组用于补偿高频波动分量，锂电池组补偿低频波动分量，对超级电容器组和锂电池组进行功率分配；以及
19、s140当交流侧电网出现电网电压跌落或断电故障时，储能单元通过双向ac-dc变换器支撑整流装置正常工作；当直流侧母线出现电网电压跌落或断电故障时，储能单元通过双向dc-dc变换器支撑直流侧母线正常工作。
20、进一步，上述技术方案中，控制方法，还包括步骤：
21、s150超级电容器组在整个充放电循环后恢复到满充电量的80％及以上，确保超级电容器组充分发挥其性能。
22、进一步，上述技术方案中，当电解水制氢系统停机时，直流侧母线释放的电能经双向dc-dc变换器回冲至超级电容器组。
23、进一步，上述技术方案中，锂电池组为超级电容器组充电。
24、进一步，上述技术方案中，超级电容器组与锂电池组控制方式如下：
25、
26、式中，pli、pc、pload、分别代表锂离子电池组、超级电容器组、负荷的功率；ηdc_c、ηdc_li分别表示超级电容器组和锂离子电池组的dc/dc变换器转换效率；uc、socb分别代表电路的电源和荷电量。
27、与现有技术相比，本专利技术具有如下一个或多个有益效果：
28、1.本专利技术能够实现交流侧电网的支撑和直流侧母线的支撑，大幅提高了电解水制氢装置对电网的适应性以及自身的可靠性。
29、2.本专利技术作为独立电能支撑单元，不影响原有装备的正常运行，操作灵活可靠。
30、3.基于制氢设备启动快，响应迅速，且运行负载范围较宽的运行要求，在不同需求不同场景下，控制单元根据不同储能单元的电压电流阈值、充放电功率阈值、整体能量效率以及电池循环寿命等参数确定最优工作状态，进而结合高低频波动分量的补偿需求，进行功率分配，选择超级电容器组或锂电池组的供能方式，保证制氢设备的稳定可靠运行。
31、上述说明仅为本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本专利技术的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本专利技术的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
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1.一种主动储能装置，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的主动储能装置，其特征在于，所述快速投切开关柜通过两个双向DC-DC变换器分别与所述锂电池组和所述超级电容器组相连接。
3.根据权利要求1所述的主动储能装置，其特征在于，当交直流母线电流异常时，快速投切开关柜启动锂电池组；当交直流母线电压异常时，快速投切开关柜启动超级电容器组。
4.根据权利要求3所述的主动储能装置，其特征在于，超级电容器组与锂电池组的控制方式如下：
5.根据权利要求1所述的主动储能装置，其特征在于，控制单元根据不同储能单元的电压电流阈值、充放电功率阈值、整体能量效率以及电池循环寿命确定最优工作状态，同时满足超级电容器组用于补偿高频波动分量，锂电池组补偿低频波动分量，对超级电容器组和锂电池组进行功率分配。
6.根据权利要求1所述的主动储能装置，其特征在于，快速投切开关柜通过双向AC-DC变换器与交流侧电网相连接；快速投切开关柜通过双向DC-DC变换器与直流侧母线相连接。
7.根据权利要求6所述的主动储能装置，其特征在于，当交流侧
8.根据权利要求1所述的主动储能装置，其特征在于，当电解水制氢系统停机时，直流侧母线释放的电能经双向DC-DC变换器回冲至超级电容器组。
9.根据权利要求8所述的主动储能装置，其特征在于，锂电池组为超级电容器组充电。
10.根据权利要求9所述的主动储能装置，其特征在于，超级电容器组在整个充放电循环后恢复到满充电量的80％及以上。
11.一种用于如权利要求1所述的主动储能装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括步骤：
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，当电解水制氢系统停机时，直流侧母线释放的电能经双向DC-DC变换器回冲至超级电容器组。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，锂电池组为超级电容器组充电。
15.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，超级电容器组与锂电池组控制方式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种主动储能装置，其特征在于，其包括：
2.根据权利要求1所述的主动储能装置，其特征在于，所述快速投切开关柜通过两个双向dc-dc变换器分别与所述锂电池组和所述超级电容器组相连接。
3.根据权利要求1所述的主动储能装置，其特征在于，当交直流母线电流异常时，快速投切开关柜启动锂电池组；当交直流母线电压异常时，快速投切开关柜启动超级电容器组。
4.根据权利要求3所述的主动储能装置，其特征在于，超级电容器组与锂电池组的控制方式如下：
5.根据权利要求1所述的主动储能装置，其特征在于，控制单元根据不同储能单元的电压电流阈值、充放电功率阈值、整体能量效率以及电池循环寿命确定最优工作状态，同时满足超级电容器组用于补偿高频波动分量，锂电池组补偿低频波动分量，对超级电容器组和锂电池组进行功率分配。
6.根据权利要求1所述的主动储能装置，其特征在于，快速投切开关柜通过双向ac-dc变换器与交流侧电网相连接；快速投切开关柜通过双向dc-dc变换器与直流侧母线相连接。
7.根据权利要求6所述的主动储能装置，其特征在于，当交流侧电网出现电网电压跌落或断电故障时，储...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙阳，张洪阳，王美威，刘小多，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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