CN112531749B - 一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统及控制方法 - Google Patents

一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，包括：风电系统和光电系统的输出端均并入电网；蓄电池，其输入端与风电系统和光电系统的输出端相连接，输出端并入电网；氢储能系统，其与风电系统和光电系统的输出端相连接；燃料电池与氢储能系统相连接；电蓄热锅炉，其与燃料电池、风电系统的输出端、光电系统的输出端和蓄电池的输出端相连接；其中，风电系统的输出端和光电系统的输出端可选择的与蓄电池、氢储能系统、电蓄热锅炉和电网相连接。本发明还公开了两种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，根据日间和夜间的不同用电需求分别进行控制，避免能源浪费。

Description

一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统及控制方法
技术领域
本发明涉及微电网系统优化技术领域，更具体的是，本发明涉及一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统及控制方法。
背景技术
传统的电网电源以热电联产机组为主，主要燃烧煤炭等不可再生化石能源进行供电供热，给环境造成无法挽回的破坏。随着经济社会的快速发展，能源和环境的问题日益加重，分布式发电技术得到了世界各地的高度重视。为了减少对化石能源的依赖性，开发新型能源、提高可再生能源利用率，是目前人类解决能源需求增长与能源短缺、能源利用与环境保护之间冲突的必然选择。
蓄热式电锅炉是以新的电热源形式代替燃煤锅炉，蓄热式电锅炉能够实现电力网络与供热网络互联，同时具备蓄热功能，是一种广义上的储能技术。且蓄热式电锅炉具有运行安全、清洁无污染、效率高的特点；同时蓄热式电锅炉供暖有效利用了夜间低谷段富余电力，提高了电力系统运维效率和经济效益。
氢气作为一种清洁的新能源，是工业生产中非常重要的原料，被广泛应用于石油化工、冶金工业、玻璃生产、电子工业等领域，其作为一种新能源正受到广泛的关注，并逐渐发展成为一种新型二次能源。同时，氢能具有能量密度高、绿色无污染等许多优点，并能满足资源与环境可持续发展的要求，氢储能被认为是一种具有极大潜力的新型大规模储能技术，采用蓄电池储能与氢储能相结合的储能方式，可以实现能量型储能与功率型储能二者之间的优势互补，从而提高微电网运行的经济性和安全可靠性。
氢燃料电池作为一种能量转换装置，通过电化学反应将化学能直接转换为电能，并不能存储能，这使其仅具备启动和停止2种模式。氢燃料启动到电能的转换大概需要一定的延时，也就是瞬间启动的能力不强，把这种现象称为慢动态响应，同时蓄热式电锅炉也有同样的现象。
发明内容
本发明设计开发了一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，通过风光发电联合储能设备组成微电网，采用蓄电池储能和氢储能两种储能方式来提高能源利用率，并且结合电采暖的方式来进行供热，从而也降低燃煤锅炉带来的环境污染。
本发明还设计开发了一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，通过判断电池荷电状态、储氢罐容量及锅炉蓄热量将蓄电池的荷电状态控制在30％-85％，克服了氢热慢动态响应的问题，延长电池的使用寿命。
本发明提供的技术方案为：
一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，包括：
风电系统，其将风能转换为电能，所述风电系统的输出端并入电网；以及
光电系统，其将太阳能转换为电能，所述光电系统的输出端并入电网；
蓄电池，其输入端与所述风电系统和光电系统的输出端相连接，输出端并入电网；
氢储能系统，其与所述风电系统和光电系统的输出端相连接；
燃料电池，其与所述氢储能系统相连接；
电蓄热锅炉，其与所述燃料电池、风电系统的输出端、光电系统的输出端和蓄电池的输出端相连接，用于电采暖；
其中，所述风电系统和光电系统组成风光发电系统，所述风电系统的输出端和光电系统的输出端可选择的与所述蓄电池、氢储能系统、电蓄热锅炉和电网相连接。
优选的是，所述风电系统包括：
风力发电机组；
风机控制器，其与所述风力发电机组相连接，用于调整流量和压力；
第一逆变器，其输入端与所述风机控制器相连接，输出端与蓄电池、氢储能系统、电蓄热锅炉和电网相连接。
优选的是，所述光电系统包括：
光伏电池；
光伏控制器，其与所述光伏电池相连接，用于控制所述光伏电池的放电；
第二逆变器，其输入端与所述光伏控制器相连接，输出端与蓄电池、氢储能系统、电蓄热锅炉和电网相连接。
优选的是，所述氢储能系统包括：
制氢设备，其同时与所述第一逆变器的输出端和第二逆变器的输出端相连接；
储氢罐，其同时与所述制氢设备和燃料电池相连接。
一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，使用所述的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，包括如下步骤：
步骤一、获取风电系统的输出功率、光电系统的输出功率和用电负荷需求功率；
步骤二、若PPV+PWT＜Pload，SOC＞35％，且PPV+PWT+Pbattry≥Pload时，则风光发电系统和蓄电池同时放电；
若PPV+PWT＜Pload，SOC＞35％，且PPV+PWT+Pbattry＜Pload时，则风光发电系统、蓄电池和燃料电池同时放电，若仍不满足用电负荷需求功率，则需要电网购电；
若PPV+PWT＜Pload，30％＜SOC≤35％，则风光发电系统、蓄电池和燃料电池同时放电，若仍不满足用电负荷需求功率，则需要电网购电；
若PPV+PWT＜Pload，且SOC≤30％时，则蓄电池停止放电，燃料电池启动的同时从电网购电；
若PPV+PWT＝Pload，则储能系统不介入，风光发电系统直接并入电网；
若PPV+PWT＞Pload，SOC≥85％，PPV+PWT≥Pload+PH2，m/m总≥95％，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热，直至Qt≥Qmax时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，SOC≥85％，PPV+PWT≥Pload+PH2，且m/m总＜95％时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过制氢设备进行电解制氢；
若Pload＜PPV+PWT＜Pload+PH2，SOC≥85％，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热，直至Qt≥Qmax时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，SOC＜85％，且PPV+PWT≥Pbattry+Pload时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量对蓄电池进行充电；
若PPV+PWT＞Pload，SOC＜85％，Pload+PH2≤PPV+PWT＜Pbattry+Pload，m/m总≥95％，且
Figure BDA0002816270440000041
时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热，直至Qt≥Qmax时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，SOC＜85％，Pload+PH2≤PPV+PWT＜Pbattry+Pload，且m/m总＜95％时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过制氢设备进行电解制氢；
若PPV+PWT＞Pload，SOC＜85％，PPV+PWT＜Pbattry+Pload，PPV+PWT＜Pload+PH2，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热，直至Qt≥Qmax时，则储氢罐中的氢气能够导出；
式中，PPV为光电系统的输出功率，PWT为风电系统的输出功率，Pload为用电负荷需求功率，SOC为蓄电池荷电状态，Pbattry为蓄电池输出功率，PFC为燃料电池的放电功率，PH2为制氢功率，m为储氢量，m总为储氢罐的总储氢量，Qt为电蓄热锅炉在t时刻蓄热量，Qmax为电蓄热锅炉的最大蓄热量。
一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，使用所述的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，包括如下步骤：
步骤一、获取风电系统的输出功率、光电系统的输出功率和用电负荷需求功率；
步骤二、若PPV+PWT＜Pload，SOC＞35％，且PPV+PWT+Pbattry≥Pload时，则风光发电系统和蓄电池同时放电；
若PPV+PWT＜Pload，SOC＞35％，且PPV+PWT+Pbattry＜Pload时，则风光发电系统、蓄电池和燃料电池同时放电，若仍不满足用电负荷需求功率，则需要电网购电；
若PPV+PWT＜Pload，30％＜SOC≤35％，则风光发电系统、蓄电池和燃料电池同时放电，若仍不满足用电负荷需求功率，则需要电网购电；
若PPV+PWT＜Pload，且SOC≤30％时，则蓄电池停止放电，燃料电池启动的同时从电网购电；
若PPV+PWT＝Pload，则储能系统不介入，风光发电系统直接并入电网；
若PPV+PWT＞Pload，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热；
若Pload＜PPV+PWT＜Pload+PH2，Qt≥Qmax，且SOC＞85％时，则储能系统不介入，风光发电系统提供用电需求；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC＞85％，PPV+PWT≥Pload+PH2，且m/m总≥95％时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC＞85％，PPV+PWT≥Pload+PH2，且m/m总＜95％时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过制氢设备进行电解制氢；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC≤85％，且PPV+PWT≥Pbattry+Pload时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量对蓄电池进行充电；
若Pload＜PPV+PWT＜Pbattry+Pload，Qt≥Qmax，SOC≤85％，且PPV+PWT＜Pload+PH2时，则储能系统不介入，风光发电系统提供用电需求；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC≤85％，Pload+PH2≤PPV+PWT＜Pbattry+Pload，且m/m总≥95％时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC≤85％，Pload+PH2≤PPV+PWT＜Pbattry+Pload，且m/m总＜95％时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过制氢设备进行电解制氢；
式中，PPV为光电系统的输出功率，PWT为风电系统的输出功率，Pload为用电负荷需求功率，SOC为蓄电池荷电状态，Pbattry为蓄电池输出功率，PFC为燃料电池的放电功率，PH2为制氢功率，m为储氢量，m总为储氢罐的总储氢量，Qt为电蓄热锅炉在t时刻蓄热量，Qmax为电蓄热锅炉的最大蓄热量。
优选的是，所述风电系统的输出功率满足：
Pm＝0.5ρπR2V3CP；
式中，Pm为输出功率，CP为风能利用系数，R为风轮机叶轮半径，ρ空气密度，V为风速。
优选的是，所述光电系统的输出电流满足：
Figure BDA0002816270440000061
式中，PPV为输出功率，fPV光伏阵列降额因数，YPV为标准测试条件下电池的输出功率，IT光伏面板受到的太阳辐射强度大小，IS标准测试条件下的光照强度，αp为功率温度系数，Tc电池板工作温度；Tc,STC为参考温度。
优选的是，所述电蓄热锅炉在t时刻蓄热量满足：
Figure BDA0002816270440000062
式中，i为蓄热介质数量，i＝1,2,3…N，m为蓄热体质量，Cp为蓄热介质比热容，Ti为蓄热介质温度，T1为电蓄热锅炉的下限温度。
优选的是，所述电蓄热锅炉的最大蓄热量满足：
Figure BDA0002816270440000063
式中，T2为锅炉上限温度。
本发明所述的有益效果：
(1)本发明提供的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，即通过风光发电联合储能设备组成微电网，采用氢储能和电池储能，并通过电储热的方式来储存多余的电能，在需要的时候进行释能，从而达到为用户稳定供电供热的目的。
(2)本发明提供的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，采用了蓄电池储能和氢储能两种储能方式来提高能源利用率，并且起到降低风光波动性的作用，同时为了进一步提高风光利用率，才用电采暖的方式来进行供热，从而也降低燃煤锅炉带来的环境污染。
(3)本发明提供的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，考虑到这种慢动态响应的特点，在蓄电池荷电状态(SOC)未达到最低值时，提前启动燃料电池，进行蓄电池和燃料电池同时供电，来克服氢燃料电池的慢响应现象。
(4)本发明提供的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，能够在日间和夜间提供了两种控制方法，由于蓄热式电锅炉的慢响应特性较为严重，同时在夜晚对于热需求较大，故在日间当风光发电功率大于用户使用功率时，优先进行电蓄热来保证夜间的供热，延长电池的使用寿命，防止电池过充过放。
附图说明
图1为本发明所述的微电网系统的结构示意图。
图2为本发明所述的一种储能系统的控制方法的流程图。
图3为本发明所述的另一种储能系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供了一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，通过风光发电联合储能设备组成微电网系统，采用氢储能和电池储能，并通过电储热的方式来储存多余的电能，在需要的时候进行释能，从而达到为用户稳定供电供热的目的。
如图1所示，所述微电网系统具体包括：风电系统、光电系统、电储能系统、氢储能系统和电采暖系统，其中，风电系统将风能转换为电能，光电系统将太阳能转换为电能，风电系统和光电系统均将产生的主要电能并入电网170中供用户使用；而剩余电能分别通过电储能系统、氢储能系统和电采暖系统进行存储。
其中，在本实施例中，所述电储能系统为蓄电池130，蓄电池130的输入端与所述风电系统和光电系统的输出端相连接，输出端并入电网170。
所述风电系统包括：风力发电机组111、风机控制器112和第一逆变器113，所述风机控制器112与所述风力发电机组111相连接，用于调整流量和压力；第一逆变器113的输入端与所述风机控制器112相连接，输出端与蓄电池130、氢储能系统、电采暖系统和电网170相连接。
所述光电系统包括：光伏电池121、光伏控制器122和第二逆变器123，所述光伏控制器122与所述光伏电池121相连接，用于控制所述光伏电池121的放电；第二逆变器123的输入端与所述光伏控制器122相连接，输出端与蓄电池130、氢储能系统、电采暖系统和电网170相连接。
所述氢储能系统包括：制氢设备141和储氢罐142，所述制氢设备141同时与所述第一逆变器113的输出端和第二逆变器123的输出端相连接；储氢罐142与所述制氢设备141相连接。
所述电采暖系统包括：燃料电池150和电蓄热锅炉160，所述燃料电池150与所述储氢罐142相连接；电蓄热锅炉160与所述燃料电池150、风电系统的输出端、光电系统的输出端和蓄电池130的输出端相连接，用于电采暖。
其中，所述风电系统和光电系统组成风光发电系统，所述风电系统的输出端和光电系统的输出端可选择的与所述蓄电池130、氢储能系统、电蓄热锅炉160和电网170相连接。
本发明提供的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，采用了蓄电池储能和氢储能两种储能方式来提高能源利用率，并且起到降低风光波动性的作用，同时为了进一步提高风光利用率，才用电采暖的方式来进行供热，从而也降低燃煤锅炉带来的环境污染。
如图2所示，本发明还提供了一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，使用所述的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，包括如下步骤：
步骤一、获取风电系统的输出功率、光电系统的输出功率和用电负荷需求功率；
步骤二、若PPV+PWT＜Pload，SOC＞35％，且PPV+PWT+Pbattr≥Pload时，则风光发电系统和蓄电池同时放电；
若PPV+PWT＜Pload，SOC＞35％，且PPV+PWT+Pbattry＜Pload时，则风光发电系统、蓄电池和燃料电池同时放电，若仍不满足用电负荷需求功率，则需要电网购电；
若PPV+PWT＜Pload，30％＜SOC≤35％，则风光发电系统、蓄电池和燃料电池同时放电，若仍不满足用电负荷需求功率，则需要电网购电；
若PPV+PWT＜Pload，且SOC≤30％时，则蓄电池停止放电，燃料电池启动的同时从电网购电；
若PPV+PWT＝Pload，则储能系统不介入，风光发电系统直接并入电网；
若PPV+PWT＞Pload，SOC≥85％，PPV+PWT≥Pload+PH2，m/m总≥95％，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热，直至Qt≥Qmax时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，SOC≥85％，PPV+PWT≥Pload+PH2，且m/m总＜95％时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过制氢设备进行电解制氢；
若Pload＜PPV+PWT＜Pload+PH2，SOC≥85％，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热，直至Qt≥Qmax时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，SOC＜85％，且PPV+PWT≥Pbattry+Pload时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量对蓄电池进行充电；
若PPV+PWT＞Pload，SOC＜85％，Pload+PH2≤PPV+PWT＜Pbattry+Pload，m/m总≥95％，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热，直至Qt≥Qmax时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，SOC＜85％，Pload+PH2≤PPV+PWT＜Pbattry+Pload，且m/m总＜95％时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过制氢设备进行电解制氢；
若PPV+PWT＞Pload，SOC＜85％，PPV+PWT＜Pbattry+Pload，PPV+PWT＜Pload+PH2，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热，直至Qt≥Qmax时，则储氢罐中的氢气能够导出；
式中，PPV为光电系统的输出功率，PWT为风电系统的输出功率，Pload为用电负荷需求功率，SOC为蓄电池荷电状态，Pbattry为蓄电池输出功率，PFC为燃料电池的放电功率，PH2为制氢功率，m为储氢量，m总为储氢罐的总储氢量，Qt为电蓄热锅炉在t时刻蓄热量，Qmax为电蓄热锅炉的最大蓄热量。
上述所述的控制方法中多种储能方式中储能等级为：蓄电池的储电等级高于储氢等级，而储氢等级高于电蓄热锅炉的蓄热等级，并且考虑到燃料电池的慢响应，在蓄电池满足30％＜SOC＜35％时，启动燃料电池，作为优选的，上述所述的控制方法用于夜间的储能控制。
如图3所示，本发明还提供了一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，使用所述的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，包括如下步骤：
步骤一、获取风电系统的输出功率、光电系统的输出功率和用电负荷需求功率；
步骤二、若PPV+PWT＜Pload，SOC＞35％，且PPV+PWT+Pbattry≥Pload时，则风光发电系统和蓄电池同时放电；
若PPV+PWT＜Pload，SOC＞35％，且PPV+PWT+Pbattry＜Pload时，则风光发电系统、蓄电池和燃料电池同时放电，若仍不满足用电负荷需求功率，则需要电网购电；
若PPV+PWT＜Pload，30％＜SOC≤35％，则风光发电系统、蓄电池和燃料电池同时放电，若仍不满足用电负荷需求功率，则需要电网购电；
若PPV+PWT＜Pload，且SOC≤30％时，则蓄电池停止放电，燃料电池启动的同时从电网购电；
若PPV+PWT＝Pload，则储能系统不介入，风光发电系统直接并入电网；
若PPV+PWT＞Pload，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热；
若Pload＜PPV+PWT＜Pload+PH2，Qt≥Qmax，且SOC＞85％时，则储能系统不介入，风光发电系统提供用电需求；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC＞85％，PPV+PWT≥Pload+PH2，且m/m总≥95％时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC＞85％，PPV+PWT≥Pload+PH2，且m/m总＜95％时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过制氢设备进行电解制氢；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC≤85％，且PPV+PWT≥Pbattry+Pload时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量对蓄电池进行充电；
若Pload＜PPV+PWT＜Pbattry+Pload，Qt≥Qmax，SOC≤85％，且PPV+PWT＜Pload+PH2时，则储能系统不介入，风光发电系统提供用电需求；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC≤85％，Pload+PH2≤PPV+PWT＜Pbattry+Pload，且m/m总≥95％时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC≤85％，Pload+PH2≤PPV+PWT＜Pbattry+Pload，且m/m总＜95％时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过制氢设备进行电解制氢；
式中，PPV为光电系统的输出功率，PWT为风电系统的输出功率，Pload为用电负荷需求功率，SOC为蓄电池荷电状态，Pbattry为蓄电池输出功率，PFC为燃料电池的放电功率，PH2为制氢功率，m为储氢量，m总为储氢罐的总储氢量，Qt为电蓄热锅炉在t时刻蓄热量，Qmax为电蓄热锅炉的最大蓄热量。
上述所述的控制方法中多种储能方式中储能等级为：电蓄热锅炉的蓄热等级高于蓄电池的储电等级，而蓄电池的储电等级高于储氢等级，考虑热的慢响应和燃料电池的慢响应，在蓄电池满足30％<SOC<35％时，启动燃料电池，作为优选的，上述所述的控制方法用于日间的储能控制。
其中，在上述两种控制方法中，所述风电系统的输出功率满足：
Pm＝0.5ρπR2V3CP；
式中，Pm为输出功率，CP为风能利用系数，R为风轮机叶轮半径，ρ空气密度，V为风速。
所述光电系统的输出电流满足：
Figure BDA0002816270440000121
式中，PPV为输出功率，fPV光伏阵列降额因数，YPV为标准测试条件下电池的输出功率，IT光伏面板受到的太阳辐射强度大小，IS标准测试条件下的光照强度，αp为功率温度系数，Tc电池板工作温度；Tc,STC为参考温度。
所述电蓄热锅炉在t时刻蓄热量满足：
Figure BDA0002816270440000122
式中，i为蓄热介质数量，i＝1,2,3…N，m为蓄热体质量，Cp为蓄热介质比热容，Ti为蓄热介质温度，T1为电蓄热锅炉的下限温度。
所述电蓄热锅炉的最大蓄热量满足：
Figure BDA0002816270440000123
式中，T2为锅炉上限温度。
其中，考虑电蓄热锅炉热延迟特性，确定锅炉的下限温度满足：
Figure BDA0002816270440000124
式中，Qh为热负荷；
电蓄热锅炉的热量到达用户需要时间t，在t时刻用户消耗的热量(热负荷)为：
Qh＝t·g·c(Thc-Thr)；
式中，g为水循环流量，c为水比热容，Thc为供水温度，Thc为回水温度。
本发明提供的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，能够在日间和夜间提供了两种控制方法，根据日间和夜间不同的用户用电需求分别进行控制，合理利用能源，避免能源的浪费。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，使用基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、获取风电系统的输出功率、光电系统的输出功率和用电负荷需求功率；
步骤二、若PPV+PWT＜Pload，SOC＞35％，且PPV+PWT+Pbattry≥Pload时，则风光发电系统和蓄电池同时放电；
若PPV+PWT＜Pload，SOC＞35％，且PPV+PWT+Pbattry＜Pload时，则风光发电系统、蓄电池和燃料电池同时放电，若仍不满足用电负荷需求功率，则需要电网购电；
若PPV+PWT＜Pload，30％＜SOC≤35％，则风光发电系统、蓄电池和燃料电池同时放电，若仍不满足用电负荷需求功率，则需要电网购电；
若PPV+PWT＜Pload，且SOC≤30％时，则蓄电池停止放电，燃料电池启动的同时从电网购电；
若PPV+PWT＝Pload，则储能系统不介入，风光发电系统直接并入电网；
若PPV+PWT＞Pload，SOC≥85％，PPV+PWT≥Pload+PH2，m/m总≥95％，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热，直至Qt≥Qmax时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，SOC≥85％，PPV+PWT≥Pload+PH2，且m/m总＜95％时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过制氢设备进行电解制氢；
若Pload＜PPV+PWT＜Pload+PH2，SOC≥85％，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热，直至Qt≥Qmax时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，SOC＜85％，且PPV+PWT≥Pbattry+Pload时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量对蓄电池进行充电；
若PPV+PWT＞Pload，SOC＜85％，Pload+PH2≤PPV+PWT＜Pbattry+Pload，m/m总≥95％，且
Figure FDA0003920566440000021
时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热，直至Qt≥Qmax时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，SOC＜85％，Pload+PH2≤PPV+PWT＜Pbattry+Pload，且m/m总＜95％时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过制氢设备进行电解制氢；
若PPV+PWT＞Pload，SOC＜85％，PPV+PWT＜Pbattry+Pload，PPV+PWT＜Pload+PH2，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热，直至Qt≥Qmax时，则储氢罐中的氢气能够导出；
式中，PPV为光电系统的输出功率，PWT为风电系统的输出功率，Pload为用电负荷需求功率，SOC为蓄电池荷电状态，Pbattry为蓄电池输出功率，PFC为燃料电池的放电功率，PH2为制氢功率，m为储氢量，m总为储氢罐的总储氢量，Qt为电蓄热锅炉在t时刻蓄热量，Qmax为电蓄热锅炉的最大蓄热量；
其中，所述基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统包括：
风电系统，其将风能转换为电能，所述风电系统的输出端并入电网；以及
光电系统，其将太阳能转换为电能，所述光电系统的输出端并入电网；
蓄电池，其输入端与所述风电系统和光电系统的输出端相连接，输出端并入电网；
氢储能系统，其与所述风电系统和光电系统的输出端相连接；
燃料电池，其与所述氢储能系统相连接；
电蓄热锅炉，其与所述燃料电池、风电系统的输出端、光电系统的输出端和蓄电池的输出端相连接，用于电采暖；
其中，所述风电系统和光电系统组成风光发电系统，所述风电系统的输出端和光电系统的输出端在执行控制方法时分别与所述蓄电池、氢储能系统、电蓄热锅炉和电网相连接。
2.一种基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，使用基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、获取风电系统的输出功率、光电系统的输出功率和用电负荷需求功率；
步骤二、若PPV+PWT＜Pload，SOC＞35％，且PPV+PWT+Pbattry≥Pload时，则风光发电系统和蓄电池同时放电；
若PPV+PWT＜Pload，SOC＞35％，且PPV+PWT+Pbattry＜Pload时，则风光发电系统、蓄电池和燃料电池同时放电，若仍不满足用电负荷需求功率，则需要电网购电；
若PPV+PWT＜Pload，30％＜SOC≤35％，则风光发电系统、蓄电池和燃料电池同时放电，若仍不满足用电负荷需求功率，则需要电网购电；
若PPV+PWT＜Pload，且SOC≤30％时，则蓄电池停止放电，燃料电池启动的同时从电网购电；
若PPV+PWT＝Pload，则储能系统不介入，风光发电系统直接并入电网；
若PPV+PWT＞Pload，且Qt＜Qmax时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过电蓄热锅炉蓄热；
若Pload＜PPV+PWT＜Pload+PH2，Qt≥Qmax，且SOC＞85％时，则储能系统不介入，风光发电系统提供用电需求；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC＞85％，PPV+PWT≥Pload+PH2，且m/m总≥95％时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC＞85％，PPV+PWT≥Pload+PH2，且m/m总＜95％时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过制氢设备进行电解制氢；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC≤85％，且PPV+PWT≥Pbattry+Pload时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量对蓄电池进行充电；
若Pload＜PPV+PWT＜Pbattry+Pload，Qt≥Qmax，SOC≤85％，且PPV+PWT＜Pload+PH2时，则储能系统不介入，风光发电系统提供用电需求；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC≤85％，Pload+PH2≤PPV+PWT＜Pbattry+Pload，且m/m总≥95％时，则储氢罐中的氢气能够导出；
若PPV+PWT＞Pload，Qt≥Qmax，SOC≤85％，Pload+PH2≤PPV+PWT＜Pbattry+Pload，且m/m总＜95％时，则风光发电系统满足用电需求以外的电量通过制氢设备进行电解制氢；
式中，PPV为光电系统的输出功率，PWT为风电系统的输出功率，Pload为用电负荷需求功率，SOC为蓄电池荷电状态，Pbattry为蓄电池输出功率，PFC为燃料电池的放电功率，PH2为制氢功率，m为储氢量，m总为储氢罐的总储氢量，Qt为电蓄热锅炉在t时刻蓄热量，Qmax为电蓄热锅炉的最大蓄热量；
其中，所述基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统包括：
风电系统，其将风能转换为电能，所述风电系统的输出端并入电网；以及
光电系统，其将太阳能转换为电能，所述光电系统的输出端并入电网；
蓄电池，其输入端与所述风电系统和光电系统的输出端相连接，输出端并入电网；
氢储能系统，其与所述风电系统和光电系统的输出端相连接；
燃料电池，其与所述氢储能系统相连接；
电蓄热锅炉，其与所述燃料电池、风电系统的输出端、光电系统的输出端和蓄电池的输出端相连接，用于电采暖；
其中，所述风电系统和光电系统组成风光发电系统，所述风电系统的输出端和光电系统的输出端在执行控制方法时分别与所述蓄电池、氢储能系统、电蓄热锅炉和电网相连接。
3.如权利要求1或2所述的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，其特征在于，所述风电系统的输出功率满足：
PWT＝0.5ρπR2V3Cq；
式中，PWT为风电系统的输出功率，Cq为风能利用系数，R为风轮机叶轮半径，ρ空气密度，V为风速。
4.如权利要求1或2所述的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，其特征在于，所述光电系统的输出功率满足：
Figure FDA0003920566440000051
式中，PPV为光电系统的输出功率，fPV光伏阵列降额因数，YPV为标准测试条件下电池的输出功率，IT光伏面板受到的太阳辐射强度大小，IS标准测试条件下的光照强度，αp为功率温度系数，Tc电池板工作温度；Tc，STC为参考温度。
5.如权利要求1或2所述的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，其特征在于，所述电蓄热锅炉在t时刻蓄热量满足：
Figure FDA0003920566440000052
式中，i为蓄热介质数量，i＝1，2，3…N，m为蓄热体质量，Cp为蓄热介质比热容，Ti为蓄热介质温度，T1为电蓄热锅炉的下限温度。
6.如权利要求5所述的基于慢动态响应的离网型风光氢热储系统的控制方法，其特征在于，所述电蓄热锅炉的最大蓄热量满足：
Figure FDA0003920566440000053
式中，T2为锅炉上限温度。
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