CN113489106B - 一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法及系统。该方案包括获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传;获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号;根据所述整体指标不健康程度,结合正时序曲线生成燃料电池脉冲编码信号,控制燃料电池输出;根据所述整体指标不健康程度,结合反时序曲线生成蓄电池脉冲编码信号,控制蓄电池输出。该方案通过传感数据进行燃料电池和锂电池的混合控制,提高海上平台的电能质量,降低因燃料电池和锂电池控制而引起的平台停运风险。

Description

一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法及系统
技术领域
本发明涉及储能电源技术领域,更具体地,涉及一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法及系统。
背景技术
随着现代工业的发展和能源需求的大幅上升,石油、天然气等矿物资源都面临着可供量、承载量及能源安全等严峻问题,同时大量的能源消耗也带来了一系列的环境问题。因此,大力研究和开发高效、对环境污染较小的新能源,尽可能提高天然气的利用率是十分必要的。其中燃料电池以其高效率、无污染、建设周期短、易维护以及低成本的优点,受到人们的广泛关注,成为国际能源领域的研究与开发热点。
在海上石油生产过程中,天然气作为伴生气回收难度较大,一般都以放空为主,使得天然气浪费,不仅产生大量温室气体,而且污染了油田周围环境;另一方面,海洋石油生产平台远离海岸,为了维持平台的正常生产,需要消耗大量柴油为整个平台提供动力,造成了运输的不便和高昂的费用,占用了平台空间。如果把放空气回收用于发电,则符合经济、低碳和可持续发展的要求。
但现有的海上平台燃料电池控制方案存在以下缺陷:现有的海上平台燃料电池的控制方法,其目标为获得更加经济的和高效的电能供应,而忽略了电能质量问题。由于依靠燃料电池进行供电时,常常需要锂电池和燃料电池之间的切换,若不能根据需求进行合理的切换,而影响到海上平台的供电可靠性,极端严重情况下可能引发海上平台的停运事故。而且,海上平台停运故障后,由于海上的可达性差、维护难的问题,常常会产生十分严重的长时间停运事故。
发明内容
鉴于上述问题,本发明提出了一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法及系统,其通过传感数据进行燃料电池和锂电池的混合控制,提高海上平台的电能质量,降低因燃料电池和锂电池控制而引起的平台停运风险。
根据本发明实施例第一方面,提供一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法,具体包括:
获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传;
获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号;
根据所述整体指标不健康程度,结合正时序曲线生成燃料电池脉冲编码信号,控制燃料电池输出;
根据所述整体指标不健康程度,结合反时序曲线生成蓄电池脉冲编码信号,控制蓄电池输出。
在一个或多个实施例中,优选地,所述获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传,具体包括:
通过至少3个温度传感器获得温度传感器获得膨胀水箱温度、燃料电池温度和蓄电池温度,存储为所述温度数据;
通过压力传感器获得天然气重组单元的压力,存储为所述压力数据;
通过电压传感器获得燃料电池的出口电压,存储为所述电压数据;
通过电流传感器获得燃料电池的出口电流,存储为所述电流数据;
通过异常放电传感器监测第一预设时间间隔内的燃料电池所在位置半径3m内的放电次数,存储为所述实时放电数据;
将所述温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为所述在线监视数据库,并根据第二预设时间间隔进行数据传输。
在一个或多个实施例中,优选地,所述获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号,具体包括:
通过所述在线监视数据库进行实时数据的读取,保存为一个在线监视数据集;
根据所述在线监视数据集中每个数据,利用第一计算公式获得偏移指标;
对所有的所述偏移指标取绝对值后,保存为绝对偏移值;
对按照大小所述绝对偏移值进行划分,超过所述第一预设阈值的为第一类偏移,超过所述第二预设阈值且小于等于所述第一预设阈值的为第二类偏移,小于等于所述第二预设阈值的为第三类偏移;
将所述第一类偏移、所述第二类偏移和所述第三类偏移分别乘以对应的第一权重、第二权重和第三权重后,求和保存为指标不健康程度;
求取所有的所述指标不健康程度中最大的作为所述整体指标不健康程度;将所述整体指标不健康程度根据GPS数据进行同步时间标记;
Pi=Si/Di-1
其中,Pi为第i个所述偏移指标,Si为所述在线监视数据集合中的第i个数据,Di为第i个数据对应的额定值。
在一个或多个实施例中,优选地,所述根据所述整体指标不健康程度,结合正时序曲线生成燃料电池脉冲编码信号,控制燃料电池输出,具体包括:
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第一健康百分比时,获取第一正时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第二健康百分比时,获取第二正时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第三健康百分比时,获取第三正时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第四健康百分比时,获取第四正时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第五健康百分比时,获取第五正时序曲线;
根据获得的正时序曲线优先级,选择已经获取的所述第一正时序曲线、所述第二正时序曲线、所述第三正时序曲线、所述第四正时序曲线、所述第五正时序曲线中优先级最高的曲线,转化为所述燃料电池脉冲编码信号,其中,所述时序曲线优先级由低到高依次为所述第一正时序曲线、所述第二正时序曲线、所述第三正时序曲线、所述第四正时序曲线、所述第五正时序曲线;
根据所述燃料电池脉冲编码信号进行燃料电池输出控制。
在一个或多个实施例中,优选地,所述根据所述整体指标不健康程度,结合反时序曲线生成蓄电池脉冲编码信号,控制蓄电池输出,具体包括:
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第一健康百分比时,获取第一反时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第二健康百分比时,获取第二反时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第三健康百分比时,获取第三反时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第四健康百分比时,获取第四反时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第五健康百分比时,获取第五反时序曲线;
根据获得的反时序曲线优先级,选择已经获取的所述第一反时序曲线、所述第二反时序曲线、所述第三反时序曲线、所述第四反时序曲线、所述第五反时序曲线中优先级最高的曲线,转化为所述蓄电池脉冲编码信号,其中,所述反时序曲线优先级由低到高依次为所述第一反时序曲线、所述第二反时序曲线、所述第三反时序曲线、所述第四反时序曲线、所述第反正时序曲线;
根据所述蓄电池脉冲编码信号进行蓄电池输出控制。
根据本发明实施例第二方面,提供一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制系统,具体包括:
数据获取子系统,用于获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传;
数据处理子系统,用于获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号;
燃料电池切换控制子系统,用于根据所述整体指标不健康程度,结合正时序曲线生成燃料电池脉冲编码信号,控制燃料电池输出;
蓄电池切换控制子系统,用于根据所述整体指标不健康程度,结合反时序曲线生成蓄电池脉冲编码信号,控制蓄电池输出。
根据本发明实施例第三方面,提供一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制平台,具体包括:电压传感器、电流传感器、温度传感器、压力传感器、异常放电传感器、中央处理器、第一DC/DC控制电路、第二DC/DC控制电路、蓄电池控制器、燃料电池控制器、蓄电池、燃料电池,所述电压传感器、所述电流传感器、所述温度传感器、所述压力传感器和所述异常放电传感器的输出连接至所述中央处理器,所述中央处理器输出同步发送到所述第一DC/DC控制电路和所述第二DC/DC控制电路,所述第一DC/DC控制电路向所述蓄电池控制器发送蓄电池脉冲编码信号对所述蓄电池进行充放电控制,所述第二DC/DC控制电路向所述燃料电池控制器发送燃料电池脉冲编码信号对所述燃料电池进行放电控制。
在一个或多个实施例中,优选地,所述的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制平台还包括:
所述健康评估模块,用于对所述中央处理器获得的健康指标进行在线评估,评估数据的健康程度和整体健康程度;
所述在线状态显示器,用于将所述中央处理器的状态直接的显示出来,并按照以异常状态的界面为主视图、以正常状态为辅助视图进行显示;
所述人机控制命令下达器,用于向所述中央处理器发送控制命令,进行运行状态的控制。
根据本发明实施例第四方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储计算机程序指令,所述计算机程序指令在被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面中任一项所述的方法。
根据本发明实施例第五方面,提供一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器用于存储一条或多条计算机程序指令,其中,所述一条或多条计算机程序指令被所述处理器执行以实现本发明实施例第一方面中任一项所述的步骤。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
1)本发明实施例中,将多个传感器采集到的数据汇集到在线监视数据库,并按照固定的预设的时间间隔进行数据上传,结合第一预设阈值、第二预设阈值和第三预设阈值获得整体指标不健康程度,并将时间同步信号加入,蓄电池和燃料电池利用正时序曲线和反时序曲线进行同步输出调整,保证整体输出的电压、电流的稳定。
2)本发明实施例中,对整体指标不健康程度进行了在线信号解析,当信号不健康程度超过第一健康百分比、第二健康百分比、第三健康百分比、第四健康百分比和第五健康百分比时,分别进行不同级别的曲线输入,进而利用正时序曲线进行脉冲编码运算,获得脉冲编码值控制燃料电池的输出,通过此方式,可以实现多个层级的燃料电池的输出控制。
3)本发明实施例中,在获得整体指标不健康程度时,在蓄电池一侧将与燃料电池一侧将会收到同步的所述整体指标不健康程度,整体指标不健康程度所产生的反时序曲线与正时序曲线之间是互补的关系,当蓄电池的输出上升时,燃料电池的输出下降,且保持燃料电池的输出与蓄电池的输出和的稳定,实现海上平台系统整体稳定输出。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述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是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法的流程图。
图2是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法中的获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传的流程图。
图3是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法中的获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号的流程图。
图4是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法中的根据所述整体指标不健康程度,结合正时序曲线生成燃料电池脉冲编码信号,控制燃料电池输出的流程图。
图5是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法中的根据所述整体指标不健康程度,结合反时序曲线生成蓄电池脉冲编码信号,控制蓄电池输出的流程图。
图6是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制系统的结构图。
图7是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制平台的结构图。
图8是本发明一个实施例中一种电子设备的结构图。
具体实施方式
在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中,包含了按照特定顺序出现的多个操作,但是应该清楚了解,这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行,操作的序号如101、102等,仅仅是用于区分开各个不同的操作,序号本身不代表任何的执行顺序。另外,这些流程可以包括更多或更少的操作,并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是,本文中的“第一”、“第二”等描述,是用于区分不同的消息、设备、模块等,不代表先后顺序,也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
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,所描述的实施例仅仅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,本领域技术人员在没有作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。
随着现代工业的发展和能源需求的大幅上升,石油、天然气等矿物资源都面临着可供量、承载量及能源安全等严峻问题,同时大量的能源消耗也带来了一系列的环境问题。因此,大力研究和开发高效、对环境污染较小的新能源,尽可能提高天然气的利用率是十分必要的。其中燃料电池以其高效率、无污染、建设周期短、易维护以及低成本的优点,受到人们的广泛关注,成为国际能源领域的研究与开发热点。
在海上石油生产过程中,天然气作为伴生气回收难度较大,一般都以放空为主,使得天然气浪费,不仅产生大量温室气体,而且污染了油田周围环境;另一方面,海洋石油生产平台远离海岸,为了维持平台的正常生产,需要消耗大量柴油为整个平台提供动力,造成了运输的不便和高昂的费用,占用了平台空间。如果把放空气回收用于发电,则符合经济、低碳和可持续发展的要求。
但现有的海上平台燃料电池控制方案存在以下缺陷:现有的海上平台燃料电池的控制方法,其目标为获得更加经济的和高效的电能供应,而忽略了电能质量问题。由于依靠燃料电池进行供电时,常常需要锂电池和燃料电池之间的切换,若不能根据需求进行合理的切换,而影响到海上平台的供电可靠性,极端严重情况下可能引发海上平台的停运事故。而且,海上平台停运故障后,由于海上的可达性差、维护难的问题,常常会产生十分严重的长时间停运事故。
本发明实施例中,提供了一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法及系统。该方案通过传感数据进行燃料电池和锂电池的混合控制,提高海上平台的电能质量,降低因燃料电池和锂电池控制而引起的平台停运风险。
根据本发明实施例第一方面,提供一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法。图1是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法的流程图。如图1所示,所述一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法包括:
S101、获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传;
S102、获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号;
S103、根据所述整体指标不健康程度,结合正时序曲线生成燃料电池脉冲编码信号,控制燃料电池输出;
S104、根据所述整体指标不健康程度,结合反时序曲线生成蓄电池脉冲编码信号,控制蓄电池输出。
在本发明实施例中,首先将多个传感器采集到的数据汇集到在线监视数据库,进而为了能够快速、高效的处理获取的数据,按照固定的预设的时间间隔进行数据上传;进一步,结合第一预设阈值、第二预设阈值和第三预设阈值获得整体指标不健康程度,并将时间同步信号加入。最终,蓄电池和燃料电池利用正时序曲线和反时序曲线进行同步输出调整,保证整体输出的电压、电流的稳定。
图2是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法中的获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传的流程图。如图2所示,在一个或多个实施例中,优选地,所述获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传,具体包括:
S201、通过至少3个温度传感器获得温度传感器获得膨胀水箱温度、燃料电池温度和蓄电池温度,存储为所述温度数据;
S202、通过压力传感器获得天然气重组单元的压力,存储为所述压力数据;
S203、通过电压传感器获得燃料电池的出口电压,存储为所述电压数据;
S204、通过电流传感器获得燃料电池的出口电流,存储为所述电流数据;
S205、通过异常放电传感器监测第一预设时间间隔内的燃料电池所在位置半径3m内的放电次数,存储为所述实时放电数据;
S206、将所述温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为所述在线监视数据库,并根据第二预设时间间隔进行数据传输。
在本发明实施例中,通过多个类型的传感器,具体获得了多类型的原始数据温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据,这些原始数据的采集周期各不相同,若直接一次性上次可能会造成数据处理混乱的情况。因此根据第二预设时间间隔进行数据传输。对于放电数据由于本身为一个时间段内的统计量,因此采用第一预设时间间隔进行该数据的测量。通过该方式可以获得实现对蓄电池、燃料电池及其关键的外部设备的监测,进而确保进行控制切换时具有足够的数据作为数据依据。
图3是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法中的获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号的流程图。如图3所示,在一个或多个实施例中,优选地,所述获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号,具体包括:
S301、通过所述在线监视数据库进行实时数据的读取,保存为一个在线监视数据集;
S302、根据所述在线监视数据集中每个数据,利用第一计算公式获得偏移指标;
S303、对所有的所述偏移指标取绝对值后,保存为绝对偏移值;
S304、对按照大小所述绝对偏移值进行划分,超过所述第一预设阈值的为第一类偏移,超过所述第二预设阈值且小于等于所述第一预设阈值的为第二类偏移,小于等于所述第二预设阈值的为第三类偏移;
S305、将所述第一类偏移、所述第二类偏移和所述第三类偏移分别乘以对应的第一权重、第二权重和第三权重后,求和保存为指标不健康程度;
S306、求取所有的所述指标不健康程度中最大的作为所述整体指标不健康程度;
S307、将所述整体指标不健康程度根据GPS数据进行同步时间标记;
所述第一计算公式为:
Pi=Si/Di-1
其中,Pi为第i个所述偏移指标,Si为所述在线监视数据集合中的第i个数据,Di为第i个数据对应的额定值。
在本发明实施例中,根据所述在线监视数据库中的数据进行健康状态的综合评估,先根据预设的阈值进行了三个级别的偏移程度的划分,进一步在根据不同便宜程度进行加权求和,生成了单个指标的不健康程度,最终根据每个指标的不健康程度的最大值,获得了综合的健康程度。这是对于整个海上平台燃料电池系统的综合评估,通过此评估可以直接获取燃料电池当前的状态和未来还剩余的健康裕度,当健康裕度较低时,可以通过人工介入维修和电池取能的控制切换实现平稳的运行。在进行整个综合评估后,由于所获得的数据计算量较小,一般均为在线数据,在发送之前的时间基本与获得数据的时间相一致,因此在发送数据前只根据GPS信号的同步时钟进行了时标的标记,而未做时间的补偿。这些带有时标的数据是后续进行控制的最直接依据。
图4是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法中的根据所述整体指标不健康程度,结合正时序曲线生成燃料电池脉冲编码信号,控制燃料电池输出的流程图。如图4所示,在一个或多个实施例中,优选地,所述根据所述整体指标不健康程度,结合正时序曲线生成燃料电池脉冲编码信号,控制燃料电池输出,具体包括:
S401、获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第一健康百分比时,获取第一正时序曲线;
S402、获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第二健康百分比时,获取第二正时序曲线;
S403、获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第三健康百分比时,获取第三正时序曲线;
S404、获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第四健康百分比时,获取第四正时序曲线;
S405、获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第五健康百分比时,获取第五正时序曲线;
S406、根据获得的正时序曲线优先级,选择已经获取的所述第一正时序曲线、所述第二正时序曲线、所述第三正时序曲线、所述第四正时序曲线、所述第五正时序曲线中优先级最高的曲线,转化为所述燃料电池脉冲编码信号,其中,所述时序曲线优先级由低到高依次为所述第一正时序曲线、所述第二正时序曲线、所述第三正时序曲线、所述第四正时序曲线、所述第五正时序曲线;
S407、根据所述燃料电池脉冲编码信号进行燃料电池输出控制。
在本发明实施例中,本发明实施例中对整体指标不健康程度进行了在线信号解析,当信号不健康程度超过第一健康百分比、第二健康百分比、第三健康百分比、第四健康百分比和第五健康百分比时,分别进行不同级别的曲线输入,进而利用正时序曲线进行脉冲编码运算,获得脉冲编码值控制燃料电池的输出。通过此方式,可以实现多个层级的燃料电池的输出控制,而且在实际需要修改这种层级关系时,可以调整对应的第一时序曲线到第五时序曲线的预先设定值。
图5是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法中的根据所述整体指标不健康程度,结合反时序曲线生成蓄电池脉冲编码信号,控制蓄电池输出的流程图。如图5所示,在一个或多个实施例中,优选地,所述根据所述整体指标不健康程度,结合反时序曲线生成蓄电池脉冲编码信号,控制蓄电池输出,具体包括:
S501、获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第一健康百分比时,获取第一反时序曲线;
S502、获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第二健康百分比时,获取第二反时序曲线;
S503、获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第三健康百分比时,获取第三反时序曲线;
S504、获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第四健康百分比时,获取第四反时序曲线;
S505、获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第五健康百分比时,获取第五反时序曲线;
S506、根据获得的反时序曲线优先级,选择已经获取的所述第一反时序曲线、所述第二反时序曲线、所述第三反时序曲线、所述第四反时序曲线、所述第五反时序曲线中优先级最高的曲线,转化为所述蓄电池脉冲编码信号,其中,所述反时序曲线优先级由低到高依次为所述第一反时序曲线、所述第二反时序曲线、所述第三反时序曲线、所述第四反时序曲线、所述第反正时序曲线;
S507、根据所述蓄电池脉冲编码信号进行蓄电池输出控制。
在本发明实施例中,在获得整体指标不健康程度时,在蓄电池一侧将与燃料电池一侧将会收到同步的所述整体指标不健康程度,整体指标不健康程度所产生的反时序曲线与正时序曲线之间是互补的关系,当蓄电池的输出上升时,燃料电池的输出下降,且保持燃料电池的输出与蓄电池的输出和为稳定的,通过此种方式,实现了海上平台系统整体稳定输出。
根据本发明实施例第二方面,提供一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制系统。图6是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制系统的结构图。如图6所示,所述的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制系统具体包括:
数据获取子系统601,用于获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传;
数据处理子系统602,用于获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号;
燃料电池切换控制子系统603,用于根据所述整体指标不健康程度,结合正时序曲线生成燃料电池脉冲编码信号,控制燃料电池输出;
蓄电池切换控制子系统604,用于根据所述整体指标不健康程度,结合反时序曲线生成蓄电池脉冲编码信号,控制蓄电池输出。
根据本发明实施例第三方面,提供一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制平台。图7是本发明一个实施例的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制平台的结构图。如图7所示,所述的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制平台具体包括:电压传感器701、电流传感器702、温度传感器703、压力传感器704、异常放电传感器705、中央处理器706、第一DC/DC控制电路707、第二DC/DC控制电路708、蓄电池控制器709、燃料电池控制器710、蓄电池711、燃料电池712,所述电压传感器、所述电流传感器、所述温度传感器、所述压力传感器和所述异常放电传感器的输出连接至所述中央处理器,所述中央处理器输出同步发送到所述第一DC/DC控制电路和所述第二DC/DC控制电路,所述第一DC/DC控制电路向所述蓄电池控制器发送蓄电池脉冲编码信号对所述蓄电池进行充放电控制,所述第二DC/DC控制电路向所述燃料电池控制器发送燃料电池脉冲编码信号对所述燃料电池进行放电控制。
在一个或多个实施例中,优选地,所述的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制平台还包括:
所述健康评估模块713,用于对所述中央处理器获得的健康指标进行在线评估,评估数据的健康程度和整体健康程度;
所述在线状态显示器714,用于将所述中央处理器的状态直接的显示出来,并按照以异常状态的界面为主视图、以正常状态为辅助视图进行显示;
所述人机控制命令下达器715,用于向所述中央处理器发送控制命令,进行运行状态的控制。
本发明实施例中,通过海上平台用燃料电池和锂电池混合电源控制平台进行蓄电池和燃料电池的输出稳定控制,在进行数据采集的基础上,分别向对应的两个控制电路第一DC/DC控制电路707和第二DC/DC控制电路708发送相同的控制信号,并利用控制信号,发送不同的脉冲编码信号给对应的蓄电池711和燃料电池712。最终,实现根据系统的健康状态的稳定控制。
根据本发明实施例第四方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储计算机程序指令,所述计算机程序指令在被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面中任一项所述的方法。
根据本发明实施例第五方面,提供一种电子设备。图8是本发明一个实施例中一种电子设备的结构图。图8所示的电子设备为通用燃料电池和锂电池混合控制装置,其包括通用的计算机硬件结构,其至少包括处理器801和存储器802。处理器801和存储器802通过总线803连接。存储器802适于存储处理器801可执行的指令或程序。处理器801可以是独立的微处理器,也可以是一个或者多个微处理器集合。由此,处理器801通过执行存储器802所存储的指令,从而执行如上所述的本发明实施例的方法流程实现对于数据的处理和对于其它装置的控制。总线803将上述多个组件连接在一起,同时将上述组件连接到显示控制器804和显示装置以及输入/输出(I/O)装置805。输入/输出(I/O)装置805可以是鼠标、键盘、调制解调器、网络接口、触控输入装置、体感输入装置、打印机以及本领域公知的其他装置。典型地,输入/输出装置805通过输入/输出(I/O)控制器806与系统相连。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
1)本发明实施例中,将多个传感器采集到的数据汇集到在线监视数据库,并按照固定的预设的时间间隔进行数据上传,结合第一预设阈值、第二预设阈值和第三预设阈值获得整体指标不健康程度,并将时间同步信号加入,蓄电池和燃料电池利用正时序曲线和反时序曲线进行同步输出调整,保证整体输出的电压、电流的稳定。
2)本发明实施例中,对整体指标不健康程度进行了在线信号解析,当信号不健康程度超过第一健康百分比、第二健康百分比、第三健康百分比、第四健康百分比和第五健康百分比时,分别进行不同级别的曲线输入,进而利用正时序曲线进行脉冲编码运算,获得脉冲编码值控制燃料电池的输出,通过此方式,可以实现多个层级的燃料电池的输出控制。
3)本发明实施例中,在获得整体指标不健康程度时,在蓄电池一侧将与燃料电池一侧将会收到同步的所述整体指标不健康程度,整体指标不健康程度所产生的反时序曲线与正时序曲线之间是互补的关系,当蓄电池的输出上升时,燃料电池的输出下降,且保持燃料电池的输出与蓄电池的输出和的稳定,实现海上平台系统整体稳定输出。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法,其特征在于,包括:
获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传;
获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号;
根据所述整体指标不健康程度,结合正时序曲线生成燃料电池脉冲编码信号,控制燃料电池输出;
根据所述整体指标不健康程度,结合反时序曲线生成锂电池脉冲编码信号,控制锂电池输出;
其中,所述获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传,具体包括:
通过至少3个温度传感器获得膨胀水箱温度、燃料电池温度和锂电池温度,存储为所述温度数据;
通过压力传感器获得天然气重组单元的压力,存储为所述压力数据;
通过电压传感器获得燃料电池的出口电压,存储为所述电压数据;
通过电流传感器获得燃料电池的出口电流,存储为所述电流数据;
通过异常放电传感器监测第一预设时间间隔内的燃料电池所在位置半径3m内的放电次数,存储为所述实时放电数据;
将所述温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为所述在线监视数据库,并根据第二预设时间间隔进行数据传输;
其中,所述获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号,具体包括:
通过所述在线监视数据库进行实时数据的读取,保存为一个在线监视数据集;
根据所述在线监视数据集中每个数据,利用第一计算公式获得偏移指标;
对所有的所述偏移指标取绝对值后,保存为绝对偏移值;
对按照大小所述绝对偏移值进行划分,超过所述第一预设阈值的为第一类偏移,超过所述第二预设阈值且小于等于所述第一预设阈值的为第二类偏移,小于等于所述第二预设阈值的为第三类偏移;
将所述第一类偏移、所述第二类偏移和所述第三类偏移分别乘以对应的第一权重、第二权重和第三权重后,求和保存为指标不健康程度;
求取所有的所述指标不健康程度中最大的作为所述整体指标不健康程度;
将所述整体指标不健康程度根据GPS数据进行同步时间标记;
Pi=Si/Di-1
其中,Pi为第i个所述偏移指标,Si为所述在线监视数据集合中的第i个数据,Di为第i个数据对应的额定值。
2.如权利要求1所述的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法,其特征在于,所述根据所述整体指标不健康程度,结合正时序曲线生成燃料电池脉冲编码信号,控制燃料电池输出,具体包括:
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第一健康百分比时,获取第一正时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第二健康百分比时,获取第二正时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第三健康百分比时,获取第三正时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第四健康百分比时,获取第四正时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过第五健康百分比时,获取第五正时序曲线;
根据获得的正时序曲线优先级,选择已经获取的所述第一正时序曲线、所述第二正时序曲线、所述第三正时序曲线、所述第四正时序曲线、所述第五正时序曲线中优先级最高的曲线,转化为所述燃料电池脉冲编码信号,其中,所述时序曲线优先级由低到高依次为所述第一正时序曲线、所述第二正时序曲线、所述第三正时序曲线、所述第四正时序曲线、所述第五正时序曲线;
根据所述燃料电池脉冲编码信号进行燃料电池输出控制。
3.如权利要求2所述的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法,其特征在于,所述根据所述整体指标不健康程度,结合反时序曲线生成锂电池脉冲编码信号,控制锂电池输出,具体包括:
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第一健康百分比时,获取第一反时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第二健康百分比时,获取第二反时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第三健康百分比时,获取第三反时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第四健康百分比时,获取第四反时序曲线;
获取所述整体指标不健康程度,当不健康程度超过所述第五健康百分比时,获取第五反时序曲线;
根据获得的反时序曲线优先级,选择已经获取的所述第一反时序曲线、所述第二反时序曲线、所述第三反时序曲线、所述第四反时序曲线、所述第五反时序曲线中优先级最高的曲线,转化为所述锂电池脉冲编码信号,其中,所述反时序曲线优先级由低到高依次为所述第一反时序曲线、所述第二反时序曲线、所述第三反时序曲线、所述第四反时序曲线、所述第五反时序曲线;
根据所述锂电池脉冲编码信号进行锂电池输出控制。
4.一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制系统,其特征在于,包括:
数据获取子系统,用于获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传;
数据处理子系统,用于获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号;
燃料电池切换控制子系统,用于根据所述整体指标不健康程度,结合正时序曲线生成燃料电池脉冲编码信号,控制燃料电池输出;
蓄电池切换控制子系统,用于根据所述整体指标不健康程度,结合反时序曲线生成锂电池脉冲编码信号,控制锂电池输出;
其中,所述获取温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为在线监视数据库,并根据预设的时间间隔进行数据上传,具体包括:
通过至少3个温度传感器获得膨胀水箱温度、燃料电池温度和锂电池温度,存储为所述温度数据;
通过压力传感器获得天然气重组单元的压力,存储为所述压力数据;
通过电压传感器获得燃料电池的出口电压,存储为所述电压数据;
通过电流传感器获得燃料电池的出口电流,存储为所述电流数据;
通过异常放电传感器监测第一预设时间间隔内的燃料电池所在位置半径3m内的放电次数,存储为所述实时放电数据;
将所述温度数据、压力数据、电压数据、电流数据、实时放电数据汇集为所述在线监视数据库,并根据第二预设时间间隔进行数据传输;
其中,所述获取所述在线监视数据库进行偏移值运算,并利用第一预设阈值、第二预设阈值获得整体指标不健康程度,并加入GPS时间同步信号,具体包括:
通过所述在线监视数据库进行实时数据的读取,保存为一个在线监视数据集;
根据所述在线监视数据集中每个数据,利用第一计算公式获得偏移指标;
对所有的所述偏移指标取绝对值后,保存为绝对偏移值;
对按照大小所述绝对偏移值进行划分,超过所述第一预设阈值的为第一类偏移,超过所述第二预设阈值且小于等于所述第一预设阈值的为第二类偏移,小于等于所述第二预设阈值的为第三类偏移;
将所述第一类偏移、所述第二类偏移和所述第三类偏移分别乘以对应的第一权重、第二权重和第三权重后,求和保存为指标不健康程度;
求取所有的所述指标不健康程度中最大的作为所述整体指标不健康程度;
将所述整体指标不健康程度根据GPS数据进行同步时间标记;
Pi=Si/Di-1
其中,Pi为第i个所述偏移指标,Si为所述在线监视数据集合中的第i个数据,Di为第i个数据对应的额定值。
5.一种可以实现如权利要求1所述的一种海上平台用燃料电池和锂电池混合控制方法的混合控制平台,其特征在于,包括:电压传感器、电流传感器、温度传感器、压力传感器、异常放电传感器、中央处理器、第一DC/DC控制电路、第二DC/DC控制电路、蓄电池控制器、燃料电池控制器、锂电池、燃料电池,所述电压传感器、所述电流传感器、所述温度传感器、所述压力传感器和所述异常放电传感器的输出连接至所述中央处理器,所述中央处理器输出同步发送到所述第一DC/DC控制电路和所述第二DC/DC控制电路,所述第一DC/DC控制电路向所述蓄电池控制器发送锂电池脉冲编码信号对所述锂电池进行充放电控制,所述第二DC/DC控制电路向所述燃料电池控制器发送燃料电池脉冲编码信号对所述燃料电池进行放电控制。
6.如权利要求5所述的一种混合控制平台,其特征在于,还包括:
健康评估模块,用于对所述中央处理器获得的健康指标进行在线评估,评估数据的健康程度和整体健康程度;
在线状态显示器,用于将所述中央处理器的状态直接的显示出来,并按照以异常状态的界面为主视图、以正常状态为辅助视图进行显示;
人机控制命令下达器,用于向所述中央处理器发送控制命令,进行运行状态的控制。
7.一种计算机可读存储介质,其上存储计算机程序指令,其特征在于,所述计算机程序指令在被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的方法。
8.一种电子设备,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器用于存储一条或多条计算机程序指令,其中,所述一条或多条计算机程序指令被所述处理器执行以实现如权利要求1-3任一项所述方法的步骤。
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