CN114123274A - 一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法及系统。本发明的方法包括构建含氢利用系统的综合能源运行系统；综合能源运行系统采用分层分布式架构，分为子系统协调控制系统层与总体协调控制系统层，两层之间相互协调运行；子系统协调控制系统包括光伏系统运行单元、电化学储能系统运行单元、制氢系统运行单元以及燃料电池系统运行单元；总体协调控制系统包括发布接收模块、调度下设模块、最优调度模块、协调运行控制模块和总协调数据库；最优调度模块包括全站经济运行模块和削峰填谷模块；总体协调控制系统以综合能源经济最优为目标，综合考虑各子系统上送的实时出力情况，优先就地消纳新能源发电，实现综合能源站的分层趋优运行。

Description

一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法及系统
技术领域
本发明属于区域综合能源系统运行优化技术领域，尤其涉及一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法及系统。
背景技术
目前，常规化石能源日益短缺以及环境污染问题的日益严重，给电力系统带来巨大的压力，尤其高原、边防和海岛等边远地区远离电网，缺乏煤炭和水力资源，气候恶劣、交通不便、居住环境条件艰苦，居民的日常用电问题很难通过电网输电或在当地建立火力发电站等办法来解决。可再生能源发电，尤其是风力发电、光伏发电技术得到广泛关注和快速发展，逐渐成为系统增容时的重要选择方案。
然而风能、光伏等可再生能源发电具有间歇性和波动性，有必要配合可提供长时供电的储能系统改善可再生能源发电的运行特性。氢能具有绿色无污染、能量密度高、运行维护成本低、可长时间存储的特点，发展潜力巨大，是发展高效清洁能源、构建低碳高效的能源体系的重要组成部分。可再生能源互补的分布式供能系统面向电/热/冷等终端负荷需求，是促进可再生能源在终端能源系统中规模化应用的重要途径。
发明内容
本发明提供一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法及系统，其对含氢利用系统的综合能源运行系统采用分层分布式架构，分为子系统协调控制系统与总体协调控制系统，两层之间相互协调运行，逐层调节最终实现综合能源的能量管理与优化。
为此，本发明采用的一种技术方案如下：一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法，其包括构建含氢利用系统的综合能源运行系统；
所述的综合能源运行系统采用分层分布式架构，分为子系统协调控制系统层与总体协调控制系统层，两层之间相互协调运行；
所述的子系统协调控制系统包括光伏系统运行单元、电化学储能系统运行单元、制氢系统运行单元以及燃料电池系统运行单元；
所述的总体协调控制系统包括发布接收模块、调度下设模块、最优调度模块、协调运行控制模块和总协调数据库；所述的最优调度模块包括全站经济运行模块和削峰填谷模块；
所述的发布接收模块接收子系统协调控制系统发布的各子系统当前状态信息，并放入总协调数据库中；
所述的总协调数据库是以子系统为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；
所述的削峰填谷模块，以实时的峰谷电价为基础，在峰时放电，谷时充电，实现经济运行，定出全天合理的发电功率计划，得出当前时段应执行的充电或放电功率计划值，生成储能控制指令；
所述的全站经济运行模块，在保证微电网安全运行的前提下，以全系统能量利用效率最大和运行费用最低为目标，充分利用可再生能源，实现多能源互补发电，保证整个微电网的经济最优运行；当光伏系统的发电功率供负荷多余时，供电化学储能系统充电，仍有多余电量控制制氢系统制氢，剩余光伏发电上网；当光伏较小不足以支撑负载时，优先电化学储能系统、燃料电池系统给负载供电，不够时由电网一起供电；
所述的调度下设模块，获取各子系统的运行指令，并下设至各子系统；
所述的协调运行控制模块，从总协调数据库中获取调度计划，同时获取各个子系统当前的运行状态以及实时出力，对下调指令进行实时调整，并将其存入数据库中；
所述的总体协调控制系统以综合能源经济最优为目标，综合考虑各子系统上送的实时出力情况，优先就地消纳新能源发电，实现综合能源站的分层趋优运行。
进一步地，所述的光伏系统运行单元包括光伏采集模块、光伏控制模块、光伏预测算法模块、信息监视处理模块、光伏协调控制模块、光伏调度模块、光伏发布模块以及光伏数据库；
所述的光伏采集模块将光伏系统各子设备实时的关键数据信息放入光伏数据库中；光伏数据库是以光伏系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；光伏预测算法模块依据光伏数据库中历史的功率与气象数据，预测出24H的光伏功率信息；信息监测处理模块与光伏数据库交互，获取光伏实时数据信息，将光伏系统的当前运行状态与故障状态进行汇总，放入光伏数据库中；光伏发布模块获取光伏数据库的实时数据信息并上送至总体协调控制系统；光伏调度模块能够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入光伏数据库；光伏协调控制模块获取光伏数据库的调度与状态信息，判断当前光伏系统运行指令，并将其存入数据库中；光伏控制模块获取光伏系统当前的运行指令，并下设至光伏系统子设备。
光伏系统运行单元能够实现其与光伏系统子设备、总体协调控制系统之间的交互，同时具备预测、监视、汇总、处理等算法功能，能够保障光伏系统安全稳定运行。
更进一步地，所述的光伏数据库包含光伏逆变器数据、气象数据以及处理后的光伏预测数据和处理汇总数据。
进一步地，所述的电化学储能系统运行单元包括储能采集模块、储能控制模块、电池保护模块、热管理模块、储能协调控制模块、储能调度模块、储能发布模块以及储能数据库；
所述的储能采集模块将电化学储能系统各子设备实时的关键数据信息放入储能数据库中；储能数据库是以电化学储能系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；电池保护模块监测电化学储能系统各子设备之间的通信状态与故障信息，并将获取的通信故障、设备故障、告警故障划分为轻故障、重故障以及危急故障三类，并将故障结果放入储能数据库；热管理模块从储能数据库中获取电池的实时温度、储能室内温度以及空调当前运行状态，以电池最优运行温度为依据，生成空调下设指令并放入储能数据库；储能发布模块获取储能数据库的实时数据信息并上送至总体协调控制系统；储能调度模块能够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入储能数据库；储能协调控制模块获取并综合考虑储能数据库中的调度指令、故障等级、空调调度指令、当前充放电状态状态信息，得出最优调度指令，并将其存入储能数据库中；储能控制模块获取电化学储能系统当前的运行指令，并下设至电化学储能系统子设备。
电化学储能系统运行单元能够实现其与电化学储能系统子设备、总体协调控制系统之间的交互，同时具备监测、保护、调节等协调控制功能，能够保障电化学储能系统安全稳定运行。
更进一步地，所述的储能数据库包含PCS、BMS、消防、空调和智能电表的设备数据信息，以及处理后的储能故障状态信息、运行状态信息以及实时充放电能力信息。
进一步地，所述的制氢系统运行单元包括制氢采集模块、制氢控制模块、制氢系统保护模块、制氢协调控制模块、制氢调度模块、制氢发布模块以及制氢系统数据库；
所述的制氢采集模块将制氢系统各子设备实时的关键数据信息放入制氢系统数据库中；制氢系统数据库是以制氢系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；制氢系统保护模块监测制氢系统上送的故障与告警信息，对这些信息按严重等级进行分类处理，得出当前故障或告警状态以及制氢系统应执行的指令；制氢发布模块获取制氢系统数据库的实时状态信息并上送至总体协调控制系统；制氢调度模块能够够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入制氢系统数据库；制氢协调控制模块获取制氢系统数据库的调度与状态信息，判断当前制氢系统运行指令，并将其存入制氢系统数据库中；制氢控制模块获取制氢系统当前的运行指令，并下设至制氢系统子设备。
制氢系统运行单元能够实现其与制氢系统子设备、总体系统控制策略之间的交互，同时具备监测、保护、调节等协调控制功能，能够保障制氢系统安全稳定运行。
更进一步地，所述的制氢系统数据库包含纯水机、冷水机、制氢气、储氢罐的设备数据信息，以及处理后的制氢系统信息。
进一步地，所述的燃料电池系统运行单元包括燃料电池采集模块、燃料电池控制模块、燃料电池系统保护模块、燃料电池协调控制模块、燃料电池调度模块、燃料电池发布模块以及燃料电池数据库；
所述的燃料电池采集模块将燃料电池系统各子设备实时的关键数据信息放入燃料电池数据库中；燃料电池数据库是以燃料电池系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；燃料电池系统保护策略监测燃料电池系统各子设备的故障与告警信息，对这些信息按严重等级进行分类处理，利用故障联动处理方式，得出当前故障或告警状态以及燃料电池系统各子设备应执行的指令；燃料电池发布模块获取燃料电池系统数据库的实时状态信息并上送至总体协调控制系统；燃料电池调度模块能够够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入燃料电池数据库；燃料电池协调控制模块获取燃料电池系统数据库的调度与状态信息，判断当前燃料电池系统运行指令，并将其存入燃料电池系统数据库中；燃料电池控制模块获取燃料电池系统当前的运行指令，并下设至燃料电池系统各子设备。
燃料电池系统运行单元能够实现其与燃料电池系统子设备、总体协调控制系统之间的交互，同时具备监测、保护、调节等协调控制功能，能够保障燃料电池系统安全稳定运行。
更进一步地，所述的燃料电池数据库包含燃料电池、DC/DC变流器、AC/DC变流器的设备数据信息，以及处理后的燃料电池系统信息。
进一步地，所述的总协调数据库包含光伏系统、电化学储能系统、制氢系统和燃料电池系统发布的实时信息。
本发明采用的另一种技术方案如下：一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行系统，其包括含氢利用系统的综合能源运行系统，该综合能源运行系统分为子系统协调控制系统与总体协调控制系统；
所述的子系统协调控制系统包括光伏系统运行单元、电化学储能系统运行单元、制氢系统运行单元以及燃料电池系统运行单元；
所述的总体协调控制系统包括发布接收模块、调度下设模块、最优调度模块、协调运行控制模块和总协调数据库；所述的最优调度模块包括全站经济运行模块和削峰填谷模块；
所述的发布接收模块接收子系统协调控制系统发布的各子系统当前状态信息，并放入总协调数据库中；
所述的总协调数据库是以子系统为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；
所述的削峰填谷模块，以实时的峰谷电价为基础，在峰时放电，谷时充电，实现经济运行，定出全天合理的发电功率计划，得出当前时段应执行的充电或放电功率计划值，生成储能控制指令；
所述的全站经济运行模块，在保证微电网安全运行的前提下，以全系统能量利用效率最大和运行费用最低为目标，充分利用可再生能源，实现多能源互补发电，保证整个微电网的经济最优运行；当光伏系统的发电功率供负荷多余时，供电化学储能系统充电，仍有多余电量控制制氢系统制氢，剩余光伏发电上网；当光伏较小不足以支撑负载时，优先电化学储能系统、燃料电池系统给负载供电，不够时由电网一起供电；
所述的调度下设模块，获取各子系统的运行指令，并下设至各子系统；
所述的协调运行控制模块，从总协调数据库中获取调度计划，同时获取各个子系统当前的运行状态以及实时出力，对下调指令进行实时调整，并将其存入数据库中。
本发明具有的有益效果如下：本发明以综合能源经济最优为目标，综合考虑各子系统上送的实时出力情况，优先就地消纳新能源发电，实现了综合能源站的分层趋优运行。
附图说明
图1为本发明综合能源运行系统的原理框图；
图2为本发明综合能源运行系统中最优调度模块的工作流程图；
图3为本发明子系统协调控制系统中光伏系统运行单元的原理框图；
图4为本发明子系统协调控制系统中电化学储能系统运行单元的原理框图；
图5为本发明子系统协调控制系统中制氢系统运行单元的原理框图；
图6为本发明子系统协调控制系统中燃料电池系统运行单元的原理框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法，其构建含氢利用系统的综合能源运行系统；所述的综合能源运行系统采用分层分布式架构，分为子系统协调控制系统层与总体协调控制系统层，两层之间相互协调运行，如图1所示。
所述的子系统协调控制系统包括光伏系统运行单元、电化学储能系统运行单元、制氢系统运行单元以及燃料电池系统运行单元。
所述的总体协调控制系统包括发布接收模块、调度下设模块、最优调度模块、协调运行控制模块和总协调数据库；所述的最优调度模块包括全站经济运行模块和削峰填谷模块。
所述的发布接收模块接收子系统协调控制系统发布的各子系统当前状态信息，并放入总协调数据库中。
所述的总协调数据库是以子系统为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；包含光伏系统(包括运行状态、故障状态、预测功率)、电化学储能系统(包括故障状态、充放电状态、可充放能力)、制氢系统(包括运行状态、故障状态、可制氢能力)、燃料电池系统(包括运行状态、故障状态、可发电能力)发布的实时信息。所述的子系统指光伏系统、电化学储能系统、制氢系统和燃料电池系统。
所述的削峰填谷模块，以实时的峰谷电价为基础，在峰时放电，谷时充电，实现经济运行，定出全天合理的发电功率计划，得出当前时段应执行的充电或放电功率计划值，生成储能控制指令，如图2所示。
所述的全站经济运行模块，在保证微网安全运行的前提下，以全系统能量利用效率最大和运行费用最低为目标，充分利用可再生能源，实现多能源互补发电，保证整个微电网的经济最优运行；当光伏系统的发电功率供负荷多余时，供电化学储能系统充电，仍有多余电量控制制氢系统制氢，剩余光伏发电上网；当光伏较小不足以支撑负载时，优先电化学储能系统、燃料电池系统给负载供电，不够时由电网一起供电，如图2所示。
所述的调度下设模块，获取各子系统的运行指令，并下设至各子系统。
所述的协调运行控制模块，从总协调数据库中获取调度计划，同时获取各个子系统当前的运行状态以及实时出力，对下调指令进行实时调整，并将其存入数据库中。
所述的总体协调控制系统以综合能源经济最优为目标，综合考虑各子系统上送的实时出力情况，优先就地消纳新能源发电，实现综合能源站的分层趋优运行。
具体地，所述的光伏系统运行单元包括光伏采集模块、光伏控制模块、光伏预测算法模块、信息监视处理模块、光伏协调控制模块、光伏调度模块、光伏发布模块以及光伏数据库，如图3所示。
所述的光伏采集模块将光伏系统各子设备实时的关键数据信息放入光伏数据库中；光伏数据库是以光伏系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库，包含光伏逆变器数据、气象数据以及处理后的光伏预测数据和处理汇总数据；光伏预测算法模块依据光伏数据库中历史的功率与气象数据，预测出24H的光伏功率信息；信息监测处理模块与光伏数据库交互，获取光伏实时数据信息，将光伏系统的当前运行状态与故障状态进行汇总，放入光伏数据库中；光伏发布模块获取光伏数据库的实时数据信息并上送至总体协调控制系统；光伏调度模块能够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入光伏数据库；光伏协调控制模块获取光伏数据库的调度与状态信息，判断当前光伏系统运行指令，并将其存入数据库中；光伏控制模块获取光伏系统当前的运行指令，并下设至光伏系统子设备。
光伏系统运行单元能够实现其与光伏系统子设备、总体协调控制系统之间的交互，同时具备预测、监视、汇总、处理等算法功能，能够保障光伏系统安全稳定运行。
具体地，所述的电化学储能系统运行单元包括储能采集模块、储能控制模块、电池保护模块、热管理模块、储能协调控制模块、储能调度模块、储能发布模块以及储能数据库，如图4所示。
所述的储能采集模块将电化学储能系统各子设备实时的关键数据信息放入储能数据库中；储能数据库是以电化学储能系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库，包含PCS、BMS、消防、空调和智能电表的设备数据信息，以及处理后的储能故障状态信息、运行状态信息以及实时充放电能力信息；电池保护模块监测电化学储能系统各子设备之间的通信状态与故障信息，如BMS、PCS以及其他设备的故障信息，并将获取的通信故障、设备故障、告警故障划分为轻故障、重故障以及危急故障三类，并将故障结果放入储能数据库；热管理模块从储能数据库中获取电池的实时温度、储能室内温度以及空调当前运行状态，以电池最优运行温度为依据，生成空调下设指令并放入储能数据库；储能发布模块获取储能数据库的实时数据信息并上送至总体协调控制系统；储能调度模块能够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入储能数据库；储能协调控制模块获取并综合考虑储能数据库中的调度指令、故障等级、空调调度指令、当前充放电状态状态信息，得出最优调度指令，并将其存入储能数据库中；储能控制模块获取电化学储能系统当前的运行指令，并下设至电化学储能系统子设备。
电化学储能系统运行单元能够实现其与电化学储能系统子设备、总体协调控制系统之间的交互，同时具备监测、保护、调节等协调控制功能，能够保障电化学储能系统安全稳定运行。
具体地，所述的制氢系统运行单元包括制氢采集模块、制氢控制模块、制氢系统保护模块、制氢协调控制模块、制氢调度模块、制氢发布模块以及制氢系统数据库，如图5所示。
所述的制氢采集模块将制氢系统各子设备实时的关键数据信息放入制氢系统数据库中；制氢系统数据库是以制氢系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库，包含纯水机、冷水机、制氢气、储氢罐的设备数据信息，以及处理后的制氢系统信息，如故障状态信息与运行状态信息；制氢系统保护模块监测制氢系统上送的故障与告警信息，对这些信息按严重等级进行分类处理，得出当前故障或告警状态以及制氢系统应执行的指令；制氢发布模块获取制氢系统数据库的实时状态信息并上送至总体协调控制系统；制氢调度模块能够够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入制氢系统数据库；制氢协调控制模块获取制氢系统数据库的调度与状态信息，判断当前制氢系统运行指令，并将其存入制氢系统数据库中；制氢控制模块获取制氢系统当前的运行指令，并下设至制氢系统子设备。
制氢系统运行单元能够实现其与制氢系统子设备、总体系统控制策略之间的交互，同时具备监测、保护、调节等协调控制功能，能够保障制氢系统安全稳定运行。
具体地，所述的燃料电池系统运行单元包括燃料电池采集模块、燃料电池控制模块、燃料电池系统保护模块、燃料电池协调控制模块、燃料电池调度模块、燃料电池发布模块以及燃料电池数据库，如图6所示。
所述的燃料电池采集模块将燃料电池系统各子设备实时的关键数据信息放入燃料电池数据库中；燃料电池数据库是以燃料电池系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库，包含燃料电池、DC/DC变流器、AC/DC变流器的设备数据信息，以及处理后的燃料电池系统信息，如故障状态信息与运行状态信息；燃料电池系统保护策略监测燃料电池系统各子设备的故障与告警信息，对这些信息按严重等级进行分类处理，利用故障联动处理方式，得出当前故障或告警状态以及燃料电池系统各子设备应执行的指令；燃料电池发布模块获取燃料电池系统数据库的实时状态信息并上送至总体协调控制系统；燃料电池调度模块能够够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入燃料电池数据库；燃料电池协调控制模块获取燃料电池系统数据库的调度与状态信息，判断当前燃料电池系统运行指令，并将其存入燃料电池系统数据库中；燃料电池控制模块获取燃料电池系统当前的运行指令，并下设至燃料电池系统各子设备。
燃料电池系统运行单元能够实现其与燃料电池系统子设备、总体协调控制系统之间的交互，同时具备监测、保护、调节等协调控制功能，能够保障燃料电池系统安全稳定运行。
实施例2
本实施例提供一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行系统，其包括含氢利用系统的综合能源运行系统，该综合能源运行系统分为子系统协调控制系统与总体协调控制系统。
所述的子系统协调控制系统包括光伏系统运行单元、电化学储能系统运行单元、制氢系统运行单元以及燃料电池系统运行单元。
所述的总体协调控制系统包括发布接收模块、调度下设模块、最优调度模块、协调运行控制模块和总协调数据库；所述的最优调度模块包括全站经济运行模块和削峰填谷模块。
所述的发布接收模块接收子系统协调控制系统发布的各子系统当前状态信息，并放入总协调数据库中。
所述的总协调数据库是以子系统为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库。
所述的削峰填谷模块，以实时的峰谷电价为基础，在峰时放电，谷时充电，实现经济运行，定出全天合理的发电功率计划，得出当前时段应执行的充电或放电功率计划值，生成储能控制指令。
所述的全站经济运行模块，在保证微电网安全运行的前提下，以全系统能量利用效率最大和运行费用最低为目标，充分利用可再生能源，实现多能源互补发电，保证整个微电网的经济最优运行；当光伏系统的发电功率供负荷多余时，供电化学储能系统充电，仍有多余电量控制制氢系统制氢，剩余光伏发电上网；当光伏较小不足以支撑负载时，优先电化学储能系统、燃料电池系统给负载供电，不够时由电网一起供电。
所述的调度下设模块，获取各子系统的运行指令，并下设至各子系统。
所述的协调运行控制模块，从总协调数据库中获取调度计划，同时获取各个子系统当前的运行状态以及实时出力，对下调指令进行实时调整，并将其存入数据库中。
所述的总体协调控制系统以综合能源经济最优为目标，综合考虑各子系统上送的实时出力情况，优先就地消纳新能源发电，实现综合能源站的分层趋优运行。
具体地，所述的光伏系统运行单元包括光伏采集模块、光伏控制模块、光伏预测算法模块、信息监视处理模块、光伏协调控制模块、光伏调度模块、光伏发布模块以及光伏数据库，如图3所示。
所述的光伏采集模块将光伏系统各子设备实时的关键数据信息放入光伏数据库中；光伏数据库是以光伏系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库，包含光伏逆变器数据、气象数据以及处理后的光伏预测数据和处理汇总数据；光伏预测算法模块依据光伏数据库中历史的功率与气象数据，预测出24H的光伏功率信息；信息监测处理模块与光伏数据库交互，获取光伏实时数据信息，将光伏系统的当前运行状态与故障状态进行汇总，放入光伏数据库中；光伏发布模块获取光伏数据库的实时数据信息并上送至总体协调控制系统；光伏调度模块能够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入光伏数据库；光伏协调控制模块获取光伏数据库的调度与状态信息，判断当前光伏系统运行指令，并将其存入数据库中；光伏控制模块获取光伏系统当前的运行指令，并下设至光伏系统子设备。
光伏系统运行单元能够实现其与光伏系统子设备、总体协调控制系统之间的交互，同时具备预测、监视、汇总、处理等算法功能，能够保障光伏系统安全稳定运行。
具体地，所述的电化学储能系统运行单元包括储能采集模块、储能控制模块、电池保护模块、热管理模块、储能协调控制模块、储能调度模块、储能发布模块以及储能数据库，如图4所示。
所述的储能采集模块将电化学储能系统各子设备实时的关键数据信息放入储能数据库中；储能数据库是以电化学储能系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库，包含PCS、BMS、消防、空调和智能电表的设备数据信息，以及处理后的储能故障状态信息、运行状态信息以及实时充放电能力信息；电池保护模块监测电化学储能系统各子设备之间的通信状态与故障信息，如BMS、PCS以及其他设备的故障信息，并将获取的通信故障、设备故障、告警故障划分为轻故障、重故障以及危急故障三类，并将故障结果放入储能数据库；热管理模块从储能数据库中获取电池的实时温度、储能室内温度以及空调当前运行状态，以电池最优运行温度为依据，生成空调下设指令并放入储能数据库；储能发布模块获取储能数据库的实时数据信息并上送至总体协调控制系统；储能调度模块能够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入储能数据库；储能协调控制模块获取并综合考虑储能数据库中的调度指令、故障等级、空调调度指令、当前充放电状态状态信息，得出最优调度指令，并将其存入储能数据库中；储能控制模块获取电化学储能系统当前的运行指令，并下设至电化学储能系统子设备。
电化学储能系统运行单元能够实现其与电化学储能系统子设备、总体协调控制系统之间的交互，同时具备监测、保护、调节等协调控制功能，能够保障电化学储能系统安全稳定运行。
具体地，所述的制氢系统运行单元包括制氢采集模块、制氢控制模块、制氢系统保护模块、制氢协调控制模块、制氢调度模块、制氢发布模块以及制氢系统数据库，如图5所示。
所述的制氢采集模块将制氢系统各子设备实时的关键数据信息放入制氢系统数据库中；制氢系统数据库是以制氢系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库，包含纯水机、冷水机、制氢气、储氢罐的设备数据信息，以及处理后的制氢系统信息，如故障状态信息与运行状态信息；制氢系统保护模块监测制氢系统上送的故障与告警信息，对这些信息按严重等级进行分类处理，得出当前故障或告警状态以及制氢系统应执行的指令；制氢发布模块获取制氢系统数据库的实时状态信息并上送至总体协调控制系统；制氢调度模块能够够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入制氢系统数据库；制氢协调控制模块获取制氢系统数据库的调度与状态信息，判断当前制氢系统运行指令，并将其存入制氢系统数据库中；制氢控制模块获取制氢系统当前的运行指令，并下设至制氢系统子设备。
制氢系统运行单元能够实现其与制氢系统子设备、总体系统控制策略之间的交互，同时具备监测、保护、调节等协调控制功能，能够保障制氢系统安全稳定运行。
具体地，所述的燃料电池系统运行单元包括燃料电池采集模块、燃料电池控制模块、燃料电池系统保护模块、燃料电池协调控制模块、燃料电池调度模块、燃料电池发布模块以及燃料电池数据库，如图6所示。
所述的燃料电池采集模块将燃料电池系统各子设备实时的关键数据信息放入燃料电池数据库中；燃料电池数据库是以燃料电池系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库，包含燃料电池、DC/DC变流器、AC/DC变流器的设备数据信息，以及处理后的燃料电池系统信息，如故障状态信息与运行状态信息；燃料电池系统保护策略监测燃料电池系统各子设备的故障与告警信息，对这些信息按严重等级进行分类处理，利用故障联动处理方式，得出当前故障或告警状态以及燃料电池系统各子设备应执行的指令；燃料电池发布模块获取燃料电池系统数据库的实时状态信息并上送至总体协调控制系统；燃料电池调度模块能够够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入燃料电池数据库；燃料电池协调控制模块获取燃料电池系统数据库的调度与状态信息，判断当前燃料电池系统运行指令，并将其存入燃料电池系统数据库中；燃料电池控制模块获取燃料电池系统当前的运行指令，并下设至燃料电池系统各子设备。
燃料电池系统运行单元能够实现其与燃料电池系统子设备、总体协调控制系统之间的交互，同时具备监测、保护、调节等协调控制功能，能够保障燃料电池系统安全稳定运行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书保护范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法，其特征在于，包括构建含氢利用系统的综合能源运行系统；
所述的综合能源运行系统采用分层分布式架构，分为子系统协调控制系统层与总体协调控制系统层，两层之间相互协调运行；
所述的子系统协调控制系统包括光伏系统运行单元、电化学储能系统运行单元、制氢系统运行单元以及燃料电池系统运行单元；
所述的总体协调控制系统包括发布接收模块、调度下设模块、最优调度模块、协调运行控制模块和总协调数据库；所述的最优调度模块包括全站经济运行模块和削峰填谷模块；
所述的发布接收模块接收子系统协调控制系统发布的各子系统当前状态信息，并放入总协调数据库中；
所述的总协调数据库是以子系统为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；
所述的削峰填谷模块，以实时的峰谷电价为基础，在峰时放电，谷时充电，实现经济运行，定出全天合理的发电功率计划，得出当前时段应执行的充电或放电功率计划值，生成储能控制指令；
所述的全站经济运行模块，在保证微电网安全运行的前提下，以全系统能量利用效率最大和运行费用最低为目标，充分利用可再生能源，实现多能源互补发电，保证整个微电网的经济最优运行；当光伏系统的发电功率供负荷多余时，供电化学储能系统充电，仍有多余电量控制制氢系统制氢，剩余光伏发电上网；当光伏较小不足以支撑负载时，优先电化学储能系统、燃料电池系统给负载供电，不够时由电网一起供电；
所述的调度下设模块，获取各子系统的运行指令，并下设至各子系统；
所述的协调运行控制模块，从总协调数据库中获取调度计划，同时获取各个子系统当前的运行状态以及实时出力，对下调指令进行实时调整，并将其存入数据库中；
所述的总体协调控制系统以综合能源经济最优为目标，综合考虑各子系统上送的实时出力情况，优先就地消纳新能源发电，实现综合能源站的分层趋优运行。
2.根据权利要求1所述的一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法，其特征在于，所述的光伏系统运行单元包括光伏采集模块、光伏控制模块、光伏预测算法模块、信息监视处理模块、光伏协调控制模块、光伏调度模块、光伏发布模块以及光伏数据库；
所述的光伏采集模块将光伏系统各子设备实时的关键数据信息放入光伏数据库中；光伏数据库是以光伏系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；光伏预测算法模块依据光伏数据库中历史的功率与气象数据，预测出24H的光伏功率信息；信息监测处理模块与光伏数据库交互，获取光伏实时数据信息，将光伏系统的当前运行状态与故障状态进行汇总，放入光伏数据库中；光伏发布模块获取光伏数据库的实时数据信息并上送至总体协调控制系统；光伏调度模块能够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入光伏数据库；光伏协调控制模块获取光伏数据库的调度与状态信息，判断当前光伏系统运行指令，并将其存入数据库中；光伏控制模块获取光伏系统当前的运行指令，并下设至光伏系统子设备。
3.根据权利要求2所述的一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法，其特征在于，所述的光伏数据库包含光伏逆变器数据、气象数据以及处理后的光伏预测数据和处理汇总数据。
4.根据权利要求1所述的一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法，其特征在于，所述的电化学储能系统运行单元包括储能采集模块、储能控制模块、电池保护模块、热管理模块、储能协调控制模块、储能调度模块、储能发布模块以及储能数据库；
所述的储能采集模块将电化学储能系统各子设备实时的关键数据信息放入储能数据库中；储能数据库是以电化学储能系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；电池保护模块监测电化学储能系统各子设备之间的通信状态与故障信息，并将获取的通信故障、设备故障、告警故障划分为轻故障、重故障以及危急故障三类，并将故障结果放入储能数据库；热管理模块从储能数据库中获取电池的实时温度、储能室内温度以及空调当前运行状态，以电池最优运行温度为依据，生成空调下设指令并放入储能数据库；储能发布模块获取储能数据库的实时数据信息并上送至总体协调控制系统；储能调度模块能够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入储能数据库；储能协调控制模块获取并综合考虑储能数据库中的调度指令、故障等级、空调调度指令、当前充放电状态状态信息，得出最优调度指令，并将其存入储能数据库中；储能控制模块获取电化学储能系统当前的运行指令，并下设至电化学储能系统子设备。
5.根据权利要求4所述的一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法，其特征在于，所述的储能数据库包含PCS、BMS、消防、空调和智能电表的设备数据信息，以及处理后的储能故障状态信息、运行状态信息以及实时充放电能力信息。
6.根据权利要求1所述的一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法，其特征在于，所述的制氢系统运行单元包括制氢采集模块、制氢控制模块、制氢系统保护模块、制氢协调控制模块、制氢调度模块、制氢发布模块以及制氢系统数据库；
所述的制氢采集模块将制氢系统各子设备实时的关键数据信息放入制氢系统数据库中；制氢系统数据库是以制氢系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；制氢系统保护模块监测制氢系统上送的故障与告警信息，对这些信息按严重等级进行分类处理，得出当前故障或告警状态以及制氢系统应执行的指令；制氢发布模块获取制氢系统数据库的实时状态信息并上送至总体协调控制系统；制氢调度模块能够够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入制氢系统数据库；制氢协调控制模块获取制氢系统数据库的调度与状态信息，判断当前制氢系统运行指令，并将其存入制氢系统数据库中；制氢控制模块获取制氢系统当前的运行指令，并下设至制氢系统子设备。
7.根据权利要求6所述的一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法，其特征在于，所述的制氢系统数据库包含纯水机、冷水机、制氢气、储氢罐的设备数据信息，以及处理后的制氢系统信息。
8.根据权利要求1所述的一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法，其特征在于，所述的燃料电池系统运行单元包括燃料电池采集模块、燃料电池控制模块、燃料电池系统保护模块、燃料电池协调控制模块、燃料电池调度模块、燃料电池发布模块以及燃料电池数据库；
所述的燃料电池采集模块将燃料电池系统各子设备实时的关键数据信息放入燃料电池数据库中；燃料电池数据库是以燃料电池系统相关设备为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；燃料电池系统保护策略监测燃料电池系统各子设备的故障与告警信息，对这些信息按严重等级进行分类处理，利用故障联动处理方式，得出当前故障或告警状态以及燃料电池系统各子设备应执行的指令；燃料电池发布模块获取燃料电池系统数据库的实时状态信息并上送至总体协调控制系统；燃料电池调度模块能够够接收总体协调控制系统的调节指令，并放入燃料电池数据库；燃料电池协调控制模块获取燃料电池系统数据库的调度与状态信息，判断当前燃料电池系统运行指令，并将其存入燃料电池系统数据库中；燃料电池控制模块获取燃料电池系统当前的运行指令，并下设至燃料电池系统各子设备。
9.根据权利要求8所述的一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行方法，其特征在于，所述的燃料电池数据库包含燃料电池、DC/DC变流器、AC/DC变流器的设备数据信息，以及处理后的燃料电池系统信息。
10.一种含氢利用系统的综合能源分层趋优运行系统，其特征在于，包括含氢利用系统的综合能源运行系统，该综合能源运行系统分为子系统协调控制系统与总体协调控制系统；
所述的子系统协调控制系统包括光伏系统运行单元、电化学储能系统运行单元、制氢系统运行单元以及燃料电池系统运行单元；
所述的总体协调控制系统包括发布接收模块、调度下设模块、最优调度模块、协调运行控制模块和总协调数据库；所述的最优调度模块包括全站经济运行模块和削峰填谷模块；
所述的发布接收模块接收子系统协调控制系统发布的各子系统当前状态信息，并放入总协调数据库中；
所述的总协调数据库是以子系统为基础构建的模型与实时数据库以及历史数据库；
所述的削峰填谷模块，以实时的峰谷电价为基础，在峰时放电，谷时充电，实现经济运行，定出全天合理的发电功率计划，得出当前时段应执行的充电或放电功率计划值，生成储能控制指令；
所述的全站经济运行模块，在保证微电网安全运行的前提下，以全系统能量利用效率最大和运行费用最低为目标，充分利用可再生能源，实现多能源互补发电，保证整个微电网的经济最优运行；当光伏系统的发电功率供负荷多余时，供电化学储能系统充电，仍有多余电量控制制氢系统制氢，剩余光伏发电上网；当光伏较小不足以支撑负载时，优先电化学储能系统、燃料电池系统给负载供电，不够时由电网一起供电；
所述的调度下设模块，获取各子系统的运行指令，并下设至各子系统；
所述的协调运行控制模块，从总协调数据库中获取调度计划，同时获取各个子系统当前的运行状态以及实时出力，对下调指令进行实时调整，并将其存入数据库中。
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