CN112994088A - 一种风光氢柴供能控制系统、方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风光氢柴供能控制系统、方法、装置、设备及存储介质。该系统包括：能量管理子系统、风能子系统、光伏子系统、柴油子系统、氢能子系统和电力终端；所述风能子系统、所述光伏子系统、所述柴油子系统、所述氢能子系统和所述电力终端分别与所述能量管理子系统连接；其中，所述风能子系统用于将风能转化为电能，所述光伏子系统用于将太阳能转化为电能，所述柴油子系统用于将柴油转化为氢能或电能，所述氢能子系统用于通过电解水得到氢能，并将所述氢能转化为电能。通过本发明的技术方案，能够实现基于风、光、油、氢等多种能源混合的供电系统和储能系统向电力终端提供持续稳定的电力供应，提升供能系统的抗风险能力。
Description
技术领域
本发明实施例涉及微电网控制技术领域，尤其涉及一种风光氢柴供能控制系统、方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
为了探明现有能源储备，拓宽石化能源的来源，现阶段能源探索逐渐走向深海或者其他偏远地区。
目前海岛和偏远地区的电力供应依然面临成本高、可靠性差、燃料补给困难等问题。一方面，太阳能、风能、潮汐能虽然可以通过能量转化载体提供电源，但此类清洁能源发电易受自然因素的影响，间歇波动性较大，无法完成可靠稳定的电源供应。另一方面，虽然目前成熟的柴油发电机供电稳定性好，但存在发电效率低、排放污染大、噪声大，用能方式单一、燃料运输补给困难等缺点，无法满足海岛和偏远地区持续、稳定的电力需求。
现有技术中，一般采用敷设海底电缆的供电方式对海岛或海上平台接入市电。而此方式需要开发海底隧道将电缆埋入海底用于电力传输，施工难度大，建设成本高，后期维护费用高，对海域航道管控也提出了更高的要求。
发明内容
本发明实施例提供一种风光氢柴供能控制系统、方法、装置、设备及存储介质，以实现能够基于风、光、油、氢等多种能源混合的供电系统和储能系统向电力终端提供持续稳定的电力供应，实现氢、风、光等多种能源之间相互补充和梯级利用。
第一方面，本发明实施例提供了一种风光氢柴供能控制系统，包括：
能量管理子系统、风能子系统、光伏子系统、柴油子系统、氢能子系统和电力终端；
所述风能子系统、所述光伏子系统、所述柴油子系统、所述氢能子系统和所述电力终端分别与所述能量管理子系统连接；
其中，所述风能子系统用于将风能转化为电能，所述光伏子系统用于将太阳能转化为电能，所述柴油子系统用于将柴油转化为氢能或电能，所述氢能子系统用于通过电解水得到氢能，并将所述氢能转化为电能。
第二方面，本发明实施例提供了一种风光氢柴供能控制方法，包括：
能量管理子系统获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种；
能量管理子系统根据所述电力终端的用电量和所述能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以使所述目标能量子系统向电力终端提供电能。
第三方面，本发明实施例还提供了一种风光氢柴供能控制装置，该装置包括：包括能量管理子系统，所述能量管理子系统具体包括：获取模块、和控制模块；
其中，获取模块，用于获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种；
第一控制模块，用于根据所述电力终端的用电量和能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以控制所述目标能量子系统向电力终端提供电能。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例中任一所述的风光氢柴供能控制方法。
第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的风光氢柴供能控制方法。
本发明实施例通过能量管理子系统获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种；能量管理子系统根据所述电力终端的用电量和所述能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以使所述目标能量子系统向电力终端提供电能，解决传统采用敷设海底电缆对海岛或海上平台接入市电的供电方式，施工难度大，建设成本高，后期维护费用高，对海域航道管控提出了更高的要求等问题，实现基于风、光、油、氢等多种能源混合的供电系统和储能系统向电力终端提供持续稳定的电力供应，提升供能系统的抗风险能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明实施例一中的一种风光氢柴供能系统的示意图；
图1a是本发明实施例一中的另一种风光氢柴供能控制系统的示意图；
图2是本发明实施例二中的一种风光氢柴供能控制方法的流程图；
图3是本发明实施例三中的一种风光氢柴供能控制方法的流程图；
图4是本发明实施例四中的一种风光氢柴供能控制装置的结构示意图；
图5是本发明实施例五中的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种风光氢柴供能控制系统的示意图，本实施例可适用于孤岛和海上平台的特殊地理环境的微电网控制的情况，该系统可采用软件和/或硬件的方式实现，该系统可集成在任何提供风光氢柴供能控制的功能的设备中，如图1所示，所述风光氢柴供能控制系统具体包括：能量管理子系统11、风能子系统12、光伏子系统13、氢能子系统14、柴油子系统15和电力终端16；
所述风能子系统12、所述光伏子系统13、所述氢能子系统14、所述柴油子系统15和所述电力终端16分别与所述能量管理子系统11连接；
其中，所述风能子系统12用于将风能转化为电能，所述光伏子系统13用于将太阳能转化为电能，所述氢能子系统14用于通过电解水得到氢能，并将所述氢能转化为电能。所述柴油子系统15用于将柴油转化为氢能或电能。
具体的，能量管理子系统通过协调机制控制风能子系统、光伏子系统、柴油子系统和氢能子系统向电力终端提供电能，实现风、光、油、氢多能源电源系统运行。风能子系统用于将风能转化为电能，光伏子系统用于将太阳能转化为电能，风能子系统和光伏子系统还用于将产生的余电发送至氢能子系统；氢能子系统用于将余电通过电解水制备氢气，并将所述氢气通过燃料电池转化为电能；柴油子系统用于将柴油转化为氢气向氢能子系统中补充氢气，还用于将柴油直接转化为电能。
可选的，所述能量管理子系统包括：能量管理控制器和电网监控装置，所述能量控制器和所述电网监控单元连接，所述电网监控单元和所述电力终端连接，所述能量控制器用于控制所述风能子系统、所述光伏子系统、所述氢能子系统和所述柴油子系统的配电输出，所述电网监测装置用于监测所述电力终端的用电负荷；
所述风能子系统包括：风能控制装置和风机，所述风机与风能控制单元连接，所述风能控制单元与能量管理子系统连接；
所述光伏子系统包括：光伏控制装置和光伏发电装置，所述光伏发电装置与所述光伏控制装置连接，所述光伏控制装置与能量管理子系统连接；
所述氢能子系统包括：电解水装置、压缩机、储氢瓶和燃料电池，所述电解水装置分别与所述压缩机和所述能量管理子系统连接，所述压缩机和所述储氢瓶连接，所述储氢瓶和所述燃料电池连接，所述燃料电池与所述能量管理子系统连接；
所述柴油子系统包括：柴油机控制装置和柴油发电机，所述柴油发电机分别与所述柴油机控制装置和所述压缩机连接，所述柴油机控制装置与能量管理子系统连接。
具体的，如图1a所示，所述能量管理子系统11包括：能量管理控制器111和电网监控装置112，所述能量控制器111和所述电网监控单元112连接，所述电网监控单元112和所述电力终端16连接。所述能量控制器111用于控制风能子系统、光伏子系统、柴油子系统和氢能子系统的配电输出，所述电网监测装置112用于监测所述电力终端的用电负荷。所述风能子系统包括：风能控制装置121和风机122，所述光伏子系统13包括：光伏控制装置131和光伏发电装置132，所述氢能子系统14包括：电解水装置141、压缩机142、储氢瓶143和燃料电池144，所述柴油子系统包括：柴油机控制装置151和柴油发电机152。
风光氢柴供能控制系统采用集中分层控制结构来有效系统控制各子系统运行，能量管理子系统作为顶层控制系统，用于统一协调控制中心，是整套系统的运算控制核心。在保证系统稳定运行的条件下，对各中层个体控制系统进行优化分析，并给出统一协调控制决策指令，来达到整个系统的电能供需平衡。
中层控制系统包括：风能控制装置、光伏控制装置、柴油机控制装置、氢能控制装置和电力终端对应的功率控制装置，所述氢能控制装置包括：电解水装置、压缩机、储氢瓶。所述中层控制系统用于协调控制各发电装置发电，并将电力输送至能量管理子系统统一配送至电力终端。
底层系统包括：风机、光伏发电装置、柴油发电机、燃料电池和电力终端，例如，2MWp光伏发电装置、80kW风机、2660kW柴油发电机、4000kWh铅酸蓄电池。所述底层系统中的各装置通过中层自身控制来实现将风、光、氢、柴等能源转化为电能，达到功率最大和电能最优。风能子系统、光伏子系统、柴油子系统和氢能子系统采用共直流母线拓扑结构汇集系统直流电力，由直流母线统一供给，能量变流环节少、布局简洁和控制灵活，可以提高效率与功率密度。
本实施例的技术方案，通过能量管理子系统获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种；能量管理子系统根据所述电力终端的用电量和能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以使所述目标能量子系统向电力终端提供电能，实现基于风、光、油、氢等多种能源混合的供电系统和储能系统向电力终端提供持续稳定的电力供应，提升供能系统的抗风险能力。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种风光氢柴供能控制方法的流程图，本实施例可适用于孤岛和海上平台等特殊地理环境的微电网控制的情况，该方法可以由本发明实施例中的风光氢柴供能控制装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，如图2所示，该方法具体包括如下步骤：
S210，能量管理子系统获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种。
其中，电力终端的用电量可以为一段时间内电力终端的电能总量的需求，也可以为一段时间内电力终端消耗电能总量的预测值，电量预测可以是短期或长期的，例如，电量预测单位可以是小时、日和月等。
具体的，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种。各能量子系统之间相互关联，并由能量管理子系统统一协调控制，在保证稳定的电力供应的基础上，充分利用地理环境和自然资源发电、用电和储能。
S220，能量管理子系统根据所述电力终端的用电量和能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以控制所述目标能量子系统向电力终端提供电能。
具体的，能量管理子系统根据电力终端的用电量和能量子系统的发电量的供需关系控制各能量子系统向电力终端提供电能。
示例性的，在海岛或海上平台的风力充足时，风能子系统的发电量大于电力终端的用电需求量，则能量管理子系统控制风能子系统向电力终端提供电能；在海岛或海上平台的太阳能充足时，光伏子系统的发电量大于电力终端的用电需求量，则能量管理子系统控制光伏子系统向电力终端提供电能；或者风能子系统的发电量和光伏子系统的发电量之和大于电力终端的用电需求量时，能量管理子系统控制风能子系统和光伏子系统同时向电力终端提供电能，并将多余的电量通过氢能子系统转化为氢气进行存储，在海岛或海上平台的风力和太阳能的发电量之和还不能满足电力终端的用电需求量时，控制氢能子系统利用氢气发电，向电力终端提供电能。在风能子系统和光伏子系统的发电量，以及氢能子系统利用氢气获得的发电量之和依然不能满足电力终端的用电需求量时，能量管理子系统控制柴油子系统将柴油转化为氢能，为氢能子系统补充氢能。或者在氢能存储量充足的情况下，依然不能满足电力终端的瞬时用电需求量，则能量管理子系统控制柴油子系统将柴油转化为电能，向电力终端提供电能。
本实施例的技术方案，通过能量管理子系统获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种；能量管理子系统根据所述电力终端的用电量和能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以使所述目标能量子系统向电力终端提供电能，实现基于风、光、油、氢等多种能源混合的供电系统和储能系统向电力终端提供持续稳定的电力供应，提升供能系统的抗风险能力。
实施例三
图3为本发明实施例三中的一种风光氢柴供能控制方法的流程图，本实施例以上述实施例为基础进行优化，在本实施例中，能量管理子系统根据电力终端的用电量和能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以使目标能量子系统向电力终端提供电能，包括：若风能子系统的发电量大于第一阈值，则能量管理子系统控制风能子系统向电力终端提供电能；若光伏子系统的发电量大于第二阈值，则能量管理子系统控制光伏子系统向电力终端提供电能；若风能子系统的发电量和光伏子系统的发电量之和小于所述电力终端的用电量，且风能子系统、光伏子系统和氢能子系统的发电量之和大于电力终端的用电量，则能量管理子系统控制光伏子系统、风能子系统和氢能子系统向电力终端提供电能。
如图3所示，本实施例的方法具体包括如下步骤：
S310，能量管理子系统获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种。
S320，若所述风能子系统的发电量大于第一阈值，则能量管理子系统控制风能子系统向电力终端提供电能。
其中，第一阈值为风能子系统可以提供电能的最小值，所述第一阈值的设定可以根据经验值确定，也可以根据实际需求设定，例如，第一阈值可以为0，可以为一个接近0的较小数值，如0.5kWh。
具体的，能量子系统中各个子系统的优先级可以为风能子系统和光伏子系统为第一优先级，氢能子系统为第二优先级，柴油子系统为第三优先级。若所述风能子系统的发电量大于第一阈值，则能量管理子系统控制风能子系统优先向电力终端提供电能，充分利用风能向电力终端供应电力。
S330，若光伏子系统的发电量大于第二阈值，则能量管理子系统控制光伏子系统向电力终端提供电能。
其中，第二阈值为光伏子系统可以提供电能的最小值，所述第二阈值可以和第一阈值相同，也可以和第二阈值不同。第二阈值的设定可以根据经验值确定，也可以根据实际需求设定，例如，第一阈值可以为0，可以为一个接近0的较小数值，如0.5kWh。
具体的，若光伏子系统的发电量大于第一阈值，则能量管理子系统控制光伏子系统优先向电力终端提供电能，充分利用太阳能向电力终端供应电力、风能子系统与光伏子系统为同一优先级，能量管理子系统根据海岛的风力和光照等信息由能量管理子系统控制风能子系统和/或光伏子系统向电力终端提供电能。
示例性的，在晴朗无风的白天，可以控制光伏子系统向电力终端提供电能；在越黑风高的夜晚，可以控制风能子系统向电力终端提供电能；或者在光照和风力都达到供电条件时，可以控制光伏子系统和风能子系统同时向电力终端提供电能。
S340，若风能子系统的发电量大于第一阈值、光伏子系统的发电量大于第二阈值，且风能子系统的发电量和光伏子系统的发电量之和小于电力终端的用电量，则能量管理子系统控制风能子系统、光伏子系统和氢能子系统向电力终端提供电能。
具体的，氢能子系统的发电优先级低于风能子系统和光伏子系统。在风能子系统和光伏子系统的发电量均满足供电条件，即所述风能子系统的发电量大于第一阈值、所述光伏子系统的发电量大于第二阈值，但是，所述风能子系统的发电量和所述光伏子系统的发电量之和小于所述电力终端的用电量时，能量管理子系统控制风能子系统和光伏子系统向电力终端提供电能的基础上，同时控制氢能子系统向电力终端提供电能。
岛屿或海上平台上的风能、太阳能充分，虽然可以充分利用太阳能和风能为海岛提供电源，但此类清洁能源发电易受自然因素的影响，间歇波动性较大，无法完成可靠稳定的电源供应。因此，还需要通过氢能子系统利用氢能向电力终端提供电能，这样设置的好处在于：氢气是一种清洁的二次能源，具有洁净、燃烧热值高、来源广、热值高、能量密度大、可储存、可再生和零污染等优点，可以有效保证海洋经济的可持续发展。
S350，若风能子系统的发电量小于或者等于第一阈值、光伏子系统的发电量大于第二阈值，且光伏子系统的发电量小于电力终端的用电量，则能量管理子系统控制光伏子系统和氢能子系统向电力终端提供电能。
具体的，在风能子系统不满足发电量大于第一阈值的供电条件、光伏子系统的发电量满足发电量大于第二阈值的供电条件，并且，所述光伏子系统的发电量小于所述电力终端的用电量时，能量管理子系统控制光伏子系统向电力终端提供电能的基础上，同时控制氢能子系统向电力终端提供电能。
示例性的，在晴朗无风的白天，若光伏子系统的发电量大于第二阈值，但不满足电力终端的用电量时，能量管理子系统控制光伏子系统向电力终端提供电能的基础上，同时控制氢能子系统向电力终端提供电能。
S360，若风能子系统的发电量大于第一阈值、光伏子系统的发电量小于或者等于第二阈值，且风能子系统的发电量小于电力终端的用电量，则能量管理子系统控制风能子系统和氢能子系统向电力终端提供电能。
具体的，在风能子系统满足发电量大于第一阈值的供电条件、光伏子系统的发电量不满足发电量大于第二阈值的供电条件，并且，所述风能子系统的发电量小于所述电力终端的用电量时，能量管理子系统控制光伏子系统向电力终端提供电能的基础上，同时控制氢能子系统向电力终端提供电能。这样设置的好处在于：光伏与风电发电的方式虽然可以为电力终端提供清洁电源，但其固有的特性如间歇性和波动性无法满足持续、稳定的供电需求，更无法根据电力终端的用电负荷进行调节。因此，利用海岛水资源充分的条件，可以制备大龄的氢气通过氢能子系统向电力终端提供电能。
示例性的，在月黑风高的夜晚，若风能子系统的发电量大于第一阈值，但不满足电力终端的用电量时，能量管理子系统控制风能子系统向电力终端提供电能的基础上，同时控制氢能子系统向电力终端提供电能。
可选的，还包括：
若风能子系统的发电量和光伏子系统的发电量之和大于所述电力终端的用电量，则能量管理子系统计算风能子系统和光伏子系统的发电量合计值，以及发电量合计值与用电量的余电电量；
能量管理子系统控制所述氢能子系统根据所述余电电量制备氢气，并将制备的氢气存储至所述储氢瓶中；
相应的，能量管理子系统控制氢能子系统向供电网络提供电能，包括：
能量管理子系统控制氢能子系统中的燃料电池根据储氢瓶中存储的氢气向电力终端提供电能。
具体的，若风能子系统的发电量和光伏子系统的发电量之和大于所述电力终端的用电量，则能量管理子系统利用海岛环境水资源充足的条件，控制氢能子系统将余电电量通过电解水制氢装置转化为氢气，并将制备的氢气存储至所述储氢瓶中。所述电解水制氢装置可以为固体氧化物基电解池(SOEC)，将电解海水制氢。在风能子系统的发电量和所述光伏子系统的发电量之和不满足电力终端的用需求电量时，能量管理子系统控制氢能子系统通过燃料电池将储氢瓶中存储的氢气转化为电能，向电力终端提供稳定的电力供应。这样设置的好处在于：可以充分利用风能和光伏等可再生能源产生的余电制氢和储氢，使能量利用率的最大化，提升清洁能源利用率；同时，将多余电力储存为氢能，代替价格昂贵的蓄电池系统，解决了传统二次电池储能受限于重量或体积比功率价格昂贵，系统总成本偏高的缺点，实现氢、风、光等多种能源之间相互补充和梯级利用。
可选的，还包括：
若风能子系统、光伏子系统和氢能子系统的发电量之和小于用电量，则能量管理子系统控制柴油子系统根据柴油制备氢气，并将制备的氢气存储至储氢瓶中，以使氢能子系统根据储氢瓶中存储的氢气向电力终端提供电能。
具体的，若风能子系统、光伏子系统和氢能子系统的发电量不满足用电需求，则能量管理子系统可以控制柴油子系统通过柴油重整制氢方法，将柴油转化为氢气并将制备的氢气存储至储氢瓶中，向氢能子系统提供氢气，以使氢能子系统根据储氢瓶中存储的氢气向电力终端提供电能。这样设置的好处在于：将柴油转化为氢能，并通过燃料电池的发电量占比高于以传统柴油发电系统的发电占比，可缓解传统柴油发电系统的效率低、噪音大、污染大等问题，大幅度提升发电效率，减少耗油量，获得良好的经济与社会效益。
可选的，还包括：
能量管理子系统控制柴油子系统向电力终端提供电能。
具体的，在风能子系统、光伏子系统和氢能子系统的发电量，以及将柴油转化为氢气对应的发电量不能满足电力终端的瞬时用电量时，能量管理子系统可以控制柴油子系统直接向电力终端提供电能。这样设置的好处在于：可以在用电需求突增等极端条件下，为电力终端提供持续稳定的电力供应，提升供能系统的抗风险能力。并且在高温环境和高海拔环境下，针对柴油发电机热效率低的问题，当监测到各子系统、变流器超温工作或环境温度升高时，采取降容输出的控制策略保证各系统的高温稳定性。
本实施例的技术方案的具体步骤为：风光发电充足时优先被使用或存储，且剩余电量通过电解水装置制氢并将氢气存储在储氢装置中，为燃料电池快速提供氢源，燃料电池发电产生的水供余电制氢与柴油重整制氢使用；重整制氢装置与柴油发电机共用柴油燃料。
本实施例的技术方案，通过能量管理子系统获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种；能量管理子系统根据所述电力终端的用电量和能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以使所述目标能量子系统向电力终端提供电能。能够实现基于风、光、油、氢等多种能源混合的供电系统和储能系统向电力终端提供持续稳定的电力供应，提升供能系统的抗风险能力，并利用可再生能源产生的余电制氢和储氢，使能量利用率的最大化，进而实现氢、风、光、柴等多种能源之间相互补充和梯级利用。
实施例四
图4为本发明实施例四提供的一种风光氢柴供能控制装置的结构示意图。本实施例可适用于孤岛和海上平台等特殊地理环境的微电网控制的情况，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，该装置可集成在任何提供风光氢柴供能的功能的设备中，如图4所示，所述风光氢柴供能控制的装置包括能量管理子系统，所述能量管理子系统具体包括：获取模块410、和控制模块420；
其中，获取模块410，用于获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种；
第一控制模块420，用于根据所述电力终端的用电量和能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以控制所述目标能量子系统向电力终端提供电能。
可选的，所述控制模块，包括：
第一控制单元，用于若所述风能子系统的发电量大于第一阈值，则所述控制所述风能子系统向所述电力终端提供电能；
第二控制单元，用于若所述光伏子系统的发电量大于第二阈值，则所述能量管理子系统控制所述光伏子系统向所述电力终端提供电能；
第三控制单元，用于若所述风能子系统的发电量大于第一阈值、所述光伏子系统的发电量大于第二阈值，且所述风能子系统的发电量和所述光伏子系统的发电量之和小于所述电力终端的用电量，则控制所述风能子系统、所述光伏子系统和所述氢能子系统向所述电力终端提供电能；
第四控制单元，用于若所述风能子系统的发电量小于或者等于第一阈值、所述光伏子系统的发电量大于第二阈值，且所述光伏子系统的发电量小于所述电力终端的用电量，则控制所述光伏子系统和所述氢能子系统向电力终端提供电能；
第五控制单元，用于若所述风能子系统的发电量大于第一阈值、所述光伏子系统的发电量小于或者等于第二阈值，且所述风能子系统的发电量小于所述电力终端的用电量，则控制所述风能子系统和所述氢能子系统向所述电力终端提供电能。
可选的，还包括：
余电计算模块，用于若所述风能子系统的发电量和所述光伏子系统的发电量之和大于所述电力终端的用电量，则计算所述风能子系统和所述光伏子系统的发电量合计值，以及所述发电量合计值与所述用电量的余电电量；
制氢模块，用于控制所述氢能子系统根据所述余电电量制备氢气，并将制备的氢气存储至所述储氢瓶中；
相应的，所述氢能子系统具体用于：
通过燃料电池根据储氢瓶中存储的氢气向所述电力终端提供电能。
可选的，还包括：
第二控制模块，用于若所述风能子系统、所述光伏子系统和所述氢能子系统的发电量之和小于所述用电量，则所述能量管理子系统控制所述柴油子系统根据柴油制备氢气，并将制备的氢气存储至所述储氢瓶中，以控制所述氢能子系统根据储氢瓶中存储的氢气向所述电力终端提供电能。
可选的，还包括：
第三控制模块，用于控制柴油子系统向电力终端提供电能。
上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
本实施例的技术方案，通过能量管理子系统获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种；能量管理子系统根据所述电力终端的用电量和能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以使所述目标能量子系统向电力终端提供电能。能够实现基于风、光、油、氢等多种能源混合的供电系统和储能系统向电力终端提供持续稳定的电力供应，提升供能系统的抗风险能力，并利用可再生能源产生的余电制氢和储氢，使能量利用率的最大化，进而实现氢、风、光、柴等多种能源之间相互补充和梯级利用。
实施例五
图5为本发明实施例五中的一种计算机设备的结构示意图。图5示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备512的框图。图5显示的计算机设备512仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，计算机设备512以通用计算设备的形式表现。计算机设备512的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元516，系统存储器528，连接不同系统组件(包括系统存储器528和处理单元516)的总线518。
总线518表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
计算机设备512典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备512访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器528可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器532。计算机设备512可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统534可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图5未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图5中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线518相连。存储器528可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块542的程序/实用工具540，可以存储在例如存储器528中，这样的程序模块542包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块542通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备512也可以与一个或多个外部设备514(例如键盘、指向设备、显示器524等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备512交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备512能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口522进行。另外，本实施例中的计算机设备512，显示器524不是作为独立个体存在，而是嵌入镜面中，在显示器524的显示面不予显示时，显示器524的显示面与镜面从视觉上融为一体。并且，计算机设备512还可以通过网络适配器520与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器520通过总线518与计算机设备512的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备512使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理单元516通过运行存储在系统存储器528中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的风光氢柴供能控制方法：能量管理子系统获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种；能量管理子系统根据所述电力终端的用电量和所述能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以使所述目标能量子系统向电力终端提供电能。
实施例六
本发明实施例六提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的风光氢柴供能控制方法：能量管理子系统获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种；能量管理子系统根据所述电力终端的用电量和所述能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以使所述目标能量子系统向电力终端提供电能。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种风光氢柴供能控制系统，其特征在于，包括：能量管理子系统、风能子系统、光伏子系统、柴油子系统、氢能子系统和电力终端；
所述风能子系统、所述光伏子系统、所述柴油子系统、所述氢能子系统和所述电力终端分别与所述能量管理子系统连接；
其中，所述风能子系统用于将风能转化为电能，所述光伏子系统用于将太阳能转化为电能，所述柴油子系统用于将柴油转化为氢能或电能，所述氢能子系统用于通过电解水得到氢能，并将所述氢能转化为电能。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述能量管理子系统包括：能量管理控制器和电网监控装置，所述能量控制器和所述电网监控单元连接，所述电网监控单元和所述电力终端连接，所述能量控制器用于控制所述风能子系统、所述光伏子系统、所述氢能子系统和所述柴油子系统的配电输出，所述电网监测装置用于监测所述电力终端的用电负荷；
所述风能子系统包括：风能控制装置和风机，所述风机与风能控制单元连接，所述风能控制单元与能量管理子系统连接；
所述光伏子系统包括：光伏控制装置和光伏发电装置，所述光伏发电装置与所述光伏控制装置连接，所述光伏控制装置与能量管理子系统连接；
所述氢能子系统包括：电解水装置、压缩机、储氢瓶和燃料电池，所述电解水装置分别与所述压缩机和所述能量管理子系统连接，所述压缩机和所述储氢瓶连接，所述储氢瓶和所述燃料电池连接，所述燃料电池与所述能量管理子系统连接；
所述柴油子系统包括：柴油机控制装置和柴油发电机，所述柴油发电机分别与所述柴油机控制装置和所述压缩机连接，所述柴油机控制装置与能量管理子系统连接。
3.一种风光氢柴供能控制方法，其特征在于，应用于权利要求1或2所述的风光氢柴供能控制系统，所述风光氢柴供能控制方法包括：
能量管理子系统获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种；
能量管理子系统根据所述电力终端的用电量和所述能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以使所述目标能量子系统向电力终端提供电能。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，能量管理子系统根据所述电力终端的用电量和所述能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以使所述目标能量子系统向所述电力终端提供电能，包括：
若所述风能子系统的发电量大于第一阈值，则所述能量管理子系统控制所述风能子系统向所述电力终端提供电能；
若所述光伏子系统的发电量大于第二阈值，则所述能量管理子系统控制所述光伏子系统向所述电力终端提供电能；
若所述风能子系统的发电量大于第一阈值、所述光伏子系统的发电量大于第二阈值，且所述风能子系统的发电量和所述光伏子系统的发电量之和小于所述电力终端的用电量，则所述能量管理子系统控制所述风能子系统、所述光伏子系统和所述氢能子系统向所述电力终端提供电能；
若所述风能子系统的发电量小于或者等于第一阈值、所述光伏子系统的发电量大于第二阈值，且所述光伏子系统的发电量小于所述电力终端的用电量，则所述能量管理子系统控制所述光伏子系统和所述氢能子系统向电力终端提供电能；
若所述风能子系统的发电量大于第一阈值、所述光伏子系统的发电量小于或者等于第二阈值，且所述风能子系统的发电量小于所述电力终端的用电量，则所述能量管理子系统控制所述风能子系统和所述氢能子系统向所述电力终端提供电能。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述风能子系统的发电量和所述光伏子系统的发电量之和大于所述电力终端的用电量，则所述能量管理子系统计算所述风能子系统和所述光伏子系统的发电量合计值，以及所述发电量合计值与所述用电量的余电电量；
能量管理子系统控制所述氢能子系统根据所述余电电量制备氢气，并将制备的氢气存储至储氢瓶中；
相应的，所述能量管理子系统控制所述氢能子系统向供电网络提供电能，包括：
能量管理子系统控制所述氢能子系统中的燃料电池根据储氢瓶中存储的氢气向所述电力终端提供电能。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述风能子系统、所述光伏子系统和所述氢能子系统的发电量之和小于所述用电量，则所述能量管理子系统控制所述柴油子系统根据柴油制备氢气，并将制备的氢气存储至储氢瓶中，以使所述氢能子系统根据所述储氢瓶中存储的氢气向所述电力终端提供电能。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
能量管理子系统控制柴油子系统向电力终端提供电能。
8.一种风光氢柴供能控制装置，其特征在于，包括能量管理子系统，所述能量管理子系统包括：
获取模块，用于获取电力终端的用电量和能量子系统的发电量，所述能量子系统包括：风能子系统、光伏子系统、氢能子系统和柴油子系统中的至少一种；
第一控制模块，用于根据所述电力终端的用电量和能量子系统的发电量确定目标能量子系统，以控制所述目标能量子系统向电力终端提供电能。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求3-7中任一所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求3-7中任一所述的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210618 |
|
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