CN112947658A - 一种制氢设备的控制方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制氢设备的控制方法、系统及装置，该方案中，先确定光伏组件的输出电流及输出电压，在光伏组件的输出电流及输出电压在制氢设备正常工作的范围内时控制所述制氢设备启动，不在制氢设备正常工作的范围内时控制制氢设备停止工作，从而保证制氢设备的正常工作，并提高了将太阳能转换为化学能的效率。
Description
技术领域
本发明涉及新能源领域，特别是涉及一种制氢设备的控制方法、系统及装置。
背景技术
随着社会的进步，新能源的利用越来越广泛，但是，将新能源转换为电能并网后，若电能未被完全利用，则会造成浪费，为了进一步对新能源进行消纳，现如今通常将其转换为其他的能量进行储存，例如，可以将太阳能转换为化学能，具体地，将光伏组件与制氢设备连接，光伏组件能够将太阳能转换为电能，并将转换的电能为制氢设备供电，使其制氢。氢作为一种新型的优质能源，其生产利用转换全过程没有污染物和二氧化碳排放，是面向未来的新型能源形式。
利用太阳能制造氢气，也即将太阳能转换为化学能是一种消纳、存储太阳能的有效方式，但是，由于光照不同时光伏组件的输出电压及输出电流是不同的，而制氢设备存在工作电压和正常工作时需要的最大电流和最小电流的限制，光伏组件不同的输出电压和/或输出电流会超出制氢设备正常工作的范围，从而导致制氢设备无法正常工作，也即太阳能转换为化学能的效率降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种制氢设备的控制方法、系统及装置，保证制氢设备的正常工作，并提高了将太阳能转换为化学能的效率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种制氢设备的控制方法，包括：
确定光伏组件的输出电流及输出电压；
判断所述光伏组件的输出电流及输出电压是否在所述制氢设备正常工作的范围内；
若是，则控制所述制氢设备启动；
若否，则控制所述制氢设备停止工作。
优选地，所述光伏组件包括直流/直流DC/DC转换装置；
确定光伏组件的输出电流及输出电压，包括：
确定所述光伏组件的实际输出功率；
通过所述DC/DC转换装置控制所述光伏组件的输出预设恒电压，所述预设恒电压为所述光伏组件的输出电压；
基于所述光伏组件的实际输出功率及输出电压确定所述光伏组件的输出电流。
优选地，确定所述光伏组件的实际输出功率，包括：
基于光伏组件的额定输出功率、实际光照强度、标准光照强度、所述光伏组件的转换效率及电压转换效率通过第一关系式确定所述光伏组件的实际输出功率；
其中，所述第一关系式为：
其中，PPV为所述光伏组件的实际输出功率，Cpv为所述光伏组件的额定输出功率、S(t)为所述实际光照强度，SSTD为所述标准光照强度，ηloss(t)为所述光伏组件转换效率，
为所述DC/DC转换装置的DC/DC转化效率。
优选地，判断所述光伏组件的输出电流及输出电压是否在所述制氢设备正常工作的范围内之前，还包括：
确定所述制氢设备的额定工作电压、额定最大工作电流及额定最小工作电流；
判断所述光伏组件的输出电流及输出电压是否在所述制氢设备正常工作的范围内，包括：
判断所述光伏组件的输出电压是否不小于所述制氢设备的额定工作电压；
若不小于，则判断所述光伏组件的输出电流是否大于在所述制氢设备的额定最小工作电流；
若是，则控制所述制氢设备启动；
判断所述光伏组件的输出电流是否大于在所述制氢设备的额定最大工作电流；
若是，则控制所述制氢设备停止工作。
优选地，所述制氢设备中设有多个电解槽；
控制所述制氢设备启动之后，还包括：
检测各个所述电解槽的输出电流；
基于各个所述电解槽的输出电流、所述制氢设备中电解槽的数量和第二关系式确定所述制氢设备的实际工作电流；
其中，所述第二关系式为：
Ie＝np*Ielec
其中，Ie为所述制氢设备的实际工作电流，np为所述制氢设备中电解槽的数量，Ielec为各个所述电解槽的输出电流。
优选地，确定所述制氢设备的实际工作电流之后，还包括：
基于所述制氢设备的实际工作电流和第三关系式确定所述制氢设备的实际工作电压；
其中，所述第三关系式为：
Velec＝Erev+(r1+r2 Telec)*Ielec/Aelec+(s1+s2Telec+s3T2 elec)log(1+(t1+t2Telec+t3T2 elec)*Ielec/Aelec)
其中，Velec为所述制氢设备的实际工作电压r1和r2为所述电解槽的电阻表征特性参数，s1、s2、s3、t1、t2和t3为所述电解槽极化电压的相关系数，Aelec为所述电解槽的有效反应面积，Telec为所述电解槽的工作温度、Erev为所述电解槽的逆电压。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种制氢设备的控制系统，包括：
确定单元，用于确定光伏组件的输出电流及输出电压；
判断单元，用于判断所述光伏组件的输出电流及输出电压是否在所述制氢设备正常工作的范围内，并当判定在所述制氢设备正常工作的范围内时触发第一控制单元，当判定不在所述制氢设备正常工作的范围内时触发第二控制单元；
所述第一控制单元，用于控制所述制氢设备启动；
所述第二控制单元，用于控制所述制氢设备停止工作。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种制氢设备的控制装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述制氢设备的控制方法的步骤。
本申请提供了一种制氢设备的控制方法、系统及装置，该方案中，先确定光伏组件的输出电流及输出电压，在光伏组件的输出电流及输出电压在制氢设备正常工作的范围内时控制所述制氢设备启动，不在制氢设备正常工作的范围内时控制制氢设备停止工作，从而保证制氢设备的正常工作，并提高了将太阳能转换为化学能的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种制氢设备的控制方法的流程示意图；
图2为本发明提供的一种制氢设备的控制方法的具体的流程图；
图3为本发明提供的一种制氢设备的控制系统的结构示意图；
图4为本发明提供的一种制氢设备的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种制氢设备的控制方法、系统及装置，保证制氢设备的正常工作，并提高了将太阳能转换为化学能的效率。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明提供的一种制氢设备的控制方法的流程示意图，该方法包括：
S11：确定光伏组件的输出电流及输出电压；
本实施例中，申请人考虑到现有技术中在通过光伏组件对制氢设备供电，从而使制氢设备工作时，由于光照的不同，光伏组件输出的电压及电流也会随光照的变化而变化，然而制氢设备在正常工作时，需要光伏组件的输出电压及输出电流在制氢设备正常工作的范围内，而光伏组件的输出电压及输出电流若因光照的变化而超出了制氢设备正常工作的范围，则会导致制氢设备无法正常工作，例如，当光伏组件的输出电压或输出电流超出制氢设备正常工作的范围虽然制氢设备未停止工作，但无法正常制氢，从而导致虽消耗光伏组件输出的电能，但是由于制氢设备无法正常制氢，也即无法正常将光伏组件输出的电能转化为化学能，能量转换的效率较低，无法满足正常需求，还有可能使制氢设备损坏。
为了解决上述技术问题，本申请中先对光伏组件的输出电流及输出电压进行确定，从而便于后续进行下一步的判断。
S12：判断光伏组件的输出电流及输出电压是否在制氢设备正常工作的范围内，若是，则进入S13，若否，则进入S14；
基于确定的光伏组件的输出电压及输出电流，可以判断是否超出了制氢设备正常工作的范围，若超出范围，则直接控制制氢设备停止工作，不浪费光伏组件的输出的电能，从而提高能量转换效率，保证制氢设备的正常工作。
具体地，在判断光伏组件的输出电流和输出电压是否在制氢设备正常工作的范围内时，可以将光伏组件的输出电流和输出电压和制氢设备的额定工作电压和额定工作电流比较，若光伏组件的输出电流和输出电压在能够保证制氢设备的正常范围内，即可控制制氢设备正常启动。
S13：控制制氢设备启动；
在光伏组件的输出电压及输出电流在制氢设备正常工作的范围内时，控制制氢设备启动，此时，制氢设备能够正常制氢，也即能够将光伏组件输出的电能转换为化学能，从而提高能量的转换效率。
S14：控制制氢设备停止工作。
在光伏组件的输出电压及输出电流超出制氢设备正常工作的范围时，控制制氢设备停止工作，此时，制氢设备无法正常制氢，也即无法将光伏组件输出的电能转换为化学能，能量的转换效率较低，因此，控制制氢设备停止工作，不仅减少了光伏组件输出的电能的浪费，还能够避免制氢设备由于光伏组件的输出电流和输出电压的变化而产生故障，优化了系统的运行状态。
此外，通过光伏组件为制氢设备供电，制氢设备无需连接大电网，光伏组件和制氢设备即可构成独立型微电网。
需要说明的是，若制氢设备处于工作状态时，若光伏组件的输出电流及输出电压不在制氢设备正常工作的范围内，则控制制氢设备停止工作。
综上，在光伏组件的输出电流及输出电压在制氢设备正常工作的范围内时控制所述制氢设备启动，不在制氢设备正常工作的范围内时控制制氢设备停止工作，从而保证制氢设备的正常工作，并提高了将太阳能转换为化学能的效率。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，光伏组件包括DC/DC(Direct Current/Direct Current，直流/直流)转换装置；
确定光伏组件的输出电流及输出电压，包括：
确定光伏组件的实际输出功率；
通过DC/DC转换装置控制光伏组件的输出预设恒电压，预设恒电压为光伏组件的输出电压；
基于光伏组件的实际输出功率及输出电压确定光伏组件的输出电流。
本实施例中，可以通过确定光伏组件的输出功率确定光伏组件的输出电流及输出电压，此外，为了保证光伏组件为制氢设备供电时的电能质量，本申请中还设有DC/DC转换装置，DC/DC转换装置能够将光伏组件的输出电压转换为预设恒电压，且DC/DC转换模块的参考电压即为制氢设备的额定工作电压。
需要说明的是，DC/DC转换装置的输出电压即为光伏组件的输出电压，DC/DC转换装置的输出电流即为光伏组件的输出电流。
基于此，由于DC/DC转换装置的存在，光伏组件的输出电压恒定，因此，基于光伏组件的输出功率即可计算光伏组件的输出电流，从而确定光伏组件的输出电压和输出电流，便于下一步操作。
作为一种优选的实施例，确定光伏组件的实际输出功率，包括：
基于光伏组件的额定输出功率、实际光照强度、标准光照强度、光伏组件的转换效率及电压转换效率通过第一关系式确定光伏组件的实际输出功率；
其中，第一关系式为：
其中，PPV为光伏组件的实际输出功率，Cpv为光伏组件的额定输出功率、S(t)为实际光照强度，SSTD为标准光照强度，ηloss(t)为光伏组件转换效率，
为DC/DC转换装置的DC/DC转化效率。
本实施例中，在确定光伏组件的输出功率时，可以通过第一关系式计算，从而便于之后确定光伏组件的输出电流。
作为一种优选的实施例，判断光伏组件的输出电流及输出电压是否在制氢设备正常工作的范围内之前，还包括：
确定制氢设备的额定工作电压、额定最大工作电流及额定最小工作电流；
判断光伏组件的输出电流及输出电压是否在制氢设备正常工作的范围内，包括：
判断光伏组件的输出电压是否不小于制氢设备的额定工作电压；
若不小于，则判断光伏组件的输出电流是否大于在制氢设备的额定最小工作电流；
若是，则控制制氢设备启动；
判断光伏组件的输出电流是否大于在制氢设备的额定最大工作电流；
若是，则控制制氢设备停止工作。
本实施例中，判断光伏组件的输出电流及输出电压是否在制氢设备正常工作的范围内时，先判断光伏组件的输出电压是否不小于额定工作电压，并在光伏组件的输出电压到达额定工作电压，且光伏组件的输出电流不小于额定最小工作电流时控制制氢设备开始工作，当光伏组件的输出电流大于制氢设备的额定最大工作电流时控制制氢设备停止工作。
具体地，请参照图2，图2为本发明提供的一种制氢设备的控制方法的具体的流程图。
此外，本申请中的额定最小工作电流可通过制氢设备的最下开启功率确定。
作为一种优选的实施例，制氢设备中设有多个电解槽；
控制制氢设备启动之后，还包括：
检测各个电解槽的输出电流；
基于各个电解槽的输出电流、制氢设备中电解槽的数量和第二关系式确定制氢设备的实际工作电流；
其中，第二关系式为：
Ie＝np*Ielec
其中，Ie为制氢设备的实际工作电流，np为制氢设备中电解槽的数量，Ielec为各个电解槽的输出电流。
本实施例中，制氢设备开始工作后，能够确定制氢设备的实际工作电流，从而便于用户得知制氢设备的实际工作状态。
作为一种优选的实施例，确定制氢设备的实际工作电流之后，还包括：
基于制氢设备的实际工作电流和第三关系式确定制氢设备的实际工作电压；
其中，第三关系式为：
Velec＝Erev+(r1+r2 Telec)*Ielec/Aelec+(s1+s2Telec+s3T2 elec)log(1+(t1+t2Telec+t3T2 elec)*Ielec/Aelec)
其中，Velec为制氢设备的实际工作电压，r1和r2为电解槽的电阻表征特性参数，s1、s2、s3、t1、t2和t3为电解槽极化电压的相关系数，Aelec为电解槽的有效反应面积，Telec为电解槽的工作温度、Erev为电解槽的逆电压。
本实施例中，在得到制氢设备的实际工作电流后，还能够基于制氢设备的实际工作电流确定其实际工作电压，从而便于用户进一步得知制氢设备的实际工作状态，进一步满足了用户的需求。
此外，需要说明的是，由于制氢设备中各个电解槽均为并联关系，因此，制氢设备中各个电解槽的实际工作电压相同，且为制氢设备的实际工作电压。
请参照图3，图3为本发明提供的一种制氢设备的控制系统的结构示意图，该系统包括：
确定单元1，用于确定光伏组件的输出电流及输出电压；
判断单元2，用于判断光伏组件的输出电流及输出电压是否在制氢设备正常工作的范围内，并当判定在制氢设备正常工作的范围内时触发第一控制单元3，当判定不在制氢设备正常工作的范围内时触发第二控制单元4；
第一控制单元3，用于控制制氢设备启动；
第二控制单元4，用于控制制氢设备停止工作。
对于本发明提供的一种制氢设备的控制系统的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
请参照图4，图4为本发明提供的一种制氢设备的控制装置的结构示意图，该系统包括：
存储器5，用于存储计算机程序；
处理器6，用于执行计算机程序时实现如上述制氢设备的控制方法的步骤。
对于本发明提供的一种制氢设备的控制装置的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种制氢设备的控制方法，其特征在于，包括：
确定光伏组件的输出电流及输出电压；
判断所述光伏组件的输出电流及输出电压是否在所述制氢设备正常工作的范围内；
若是，则控制所述制氢设备启动；
若否，则控制所述制氢设备停止工作。
2.如权利要求1所述的制氢设备的控制方法，其特征在于，所述光伏组件包括直流/直流DC/DC转换装置；
确定光伏组件的输出电流及输出电压，包括：
确定所述光伏组件的实际输出功率；
通过所述DC/DC转换装置控制所述光伏组件的所述输出电压为预设恒电压；
基于所述光伏组件的所述实际输出功率及所述输出电压确定所述光伏组件的输出电流。
3.如权利要求2所述的制氢设备的控制方法，其特征在于，确定所述光伏组件的实际输出功率，包括：
基于光伏组件的额定输出功率、实际光照强度、标准光照强度、所述光伏组件的转换效率及电压转换效率通过第一关系式确定所述光伏组件的实际输出功率；
其中，所述第一关系式为：
其中，PPV为所述光伏组件的实际输出功率，Cpv为所述光伏组件的额定输出功率、S(t)为所述实际光照强度，SSTD为所述标准光照强度，ηloss(t)为所述光伏组件转换效率，
为所述DC/DC转换装置的DC/DC转化效率。
4.如权利要求1所述的制氢设备的控制方法，其特征在于，判断所述光伏组件的输出电流及输出电压是否在所述制氢设备正常工作的范围内之前，还包括：
确定所述制氢设备的额定工作电压、额定最大工作电流及额定最小工作电流；
判断所述光伏组件的输出电流及输出电压是否在所述制氢设备正常工作的范围内，包括：
判断所述光伏组件的输出电压是否不小于所述制氢设备的额定工作电压；
若不小于，则判断所述光伏组件的输出电流是否大于在所述制氢设备的额定最小工作电流；
若是，则控制所述制氢设备启动；
判断所述光伏组件的输出电流是否大于在所述制氢设备的额定最大工作电流；
若是，则控制所述制氢设备停止工作。
5.如权利要求1所述的制氢设备的控制方法，其特征在于，所述制氢设备中设有多个电解槽；
控制所述制氢设备启动之后，还包括：
检测各个所述电解槽的输出电流；
基于各个所述电解槽的输出电流、所述制氢设备中电解槽的数量和第二关系式确定所述制氢设备的实际工作电流；
其中，所述第二关系式为：
Ie＝np*Ielec
其中，Ie为所述制氢设备的实际工作电流，np为所述制氢设备中电解槽的数量，Ielec为各个所述电解槽的输出电流。
6.如权利要求5所述的制氢设备的控制方法，其特征在于，确定所述制氢设备的实际工作电流之后，还包括：
基于所述制氢设备的实际工作电流和第三关系式确定所述制氢设备的实际工作电压；
其中，所述第三关系式为：
Velec＝Erev+(r1+r2Telec)*Ielec/Aelec+(s1+s2Telec+s3T2 elec)log(1+(t1+t2Telec+t3T2 elec)*Ielec/Aelec)
其中，Velec为所述制氢设备的实际工作电压，r1和r2为所述电解槽的电阻表征特性参数，s1、s2、s3、t1、t2和t3为所述电解槽极化电压的相关系数，Aelec为所述电解槽的有效反应面积，Telec为所述电解槽的工作温度、Erev为所述电解槽的逆电压。
7.一种制氢设备的控制系统，其特征在于，包括：
确定单元，用于确定光伏组件的输出电流及输出电压；
判断单元，用于判断所述光伏组件的输出电流及输出电压是否在所述制氢设备正常工作的范围内，并当判定在所述制氢设备正常工作的范围内时触发第一控制单元，当判定不在所述制氢设备正常工作的范围内时触发第二控制单元；
所述第一控制单元，用于控制所述制氢设备启动；
所述第二控制单元，用于控制所述制氢设备停止工作。
8.一种制氢设备的控制装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述制氢设备的控制方法的步骤。
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