CN114706321A - 氢能系统的仿真系统、测试方法、设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢能系统的仿真系统、测试方法、设备及可读存储介质，所述氢能系统的仿真系统包括氢能控制器模型、电解槽模型和氢气分离器模型：所述氢能控制器模型用于将基于工况参数设置操作设置的工况参数输出给所述电解槽模型；所述电解槽模型用于基于所述工况参数计算得到含氢电解液的第一压力和第一流量；所述氢气分离器模型用于基于所述第一压力和所述第一流量计算得到制氢结果数据。本发明实现了使得测试人员在仿真系统中即可测试氢能系统的制氢性能，不受测试场地和测试硬件的制约。

Description

氢能系统的仿真系统、测试方法、设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及测试技术领域，尤其涉及一种氢能系统的仿真系统、测试方法、设备及可读存储介质。

背景技术

氢能系统是通过电解水反应原理进行制备氢气的系统，目前，氢能系统一般需要经过测试后才进行部署以应用于制备氢气。但是，目前进行测试通常是搭建氢能系统实物台架进行测试，这种测试方法受限于实物台架的客观属性，设备所占用的产地面积较大，容易受到环境条件的制约。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种氢能系统的仿真系统、测试方法、设备及可读存储介质，旨在提供一种氢能系统的仿真系统，以便测试人员基于仿真系统进行氢能系统基本制氢功能的测试，避免受到实物台架的限制。

为实现上述目的，本发明提供一种氢能系统的仿真系统，所述氢能系统的仿真系统包括氢能控制器模型、电解槽模型和氢气分离器模型：

所述氢能控制器模型用于将基于工况参数设置操作设置的工况参数输出给所述电解槽模型；

所述电解槽模型用于基于所述工况参数计算得到含氢电解液的第一压力和第一流量；

所述氢气分离器模型用于基于所述第一压力和所述第一流量计算得到制氢结果数据。

可选地，所述氢能系统的仿真系统还包括氧气分离器模型；

所述电解槽模型还用于基于所述工况参数计算得到含氧电解液的第二压力和第二流量；

所述氧气分离器模型用于基于所述第二压力和所述第二流量计算得到制氧结果数据。

可选地，所述氢能系统的仿真系统还包括液位调节阀模型和PID模型；

所述氢气分离器模型还用于基于所述第一压力和所述第一流量计算氢气分离器液位，并将所述氢气分离器液位输出给所述液位调节阀模型和所述氢能控制器模型；

所述氢能控制器模型还用于当基于所述氢气分离器液位确定需要进行液位调节时，向所述液位调节阀模型输出液位控制信号；

所述液位调节阀模型用于在接收到所述液位控制信号时，基于所述氢气分离器液位和所述PID模型中设置的PID液位控制参数计算得到液位调节阀开度，并基于所述液位调节阀开度计算得到待回流电解液体积，将所述待回流电解液体积输出给所述氢气分离器模型；

所述氢气分离器模型还用于基于所述待回流电解液体积更新所述氢气分离器液位。

可选地，所述氢能系统的仿真系统还包括压力调节阀模型；

所述氢气分离器模型还用于将所述第一压力输出给所述压力调节阀模型和所述氢能控制器模型；

所述氢能控制器模型还用于当基于所述第一压力确定需要进行压力调节时，向所述压力调节阀模型输出压力控制信号；

所述压力调节阀模型用于在接收到所述压力控制信号时，基于所述第一压力和所述PID模型中设置的PID压力控制参数计算得到压力调节阀开度，并基于所述压力调节阀开度计算下一时刻所述氢气分离器模型中的压力以更新所述第一压力。

可选地，所述氢能系统的仿真系统还包括温度调节阀模型；

所述电解槽模型还用于基于所述工况参数计算得到含氢电解液的第一温度，并将所述第一温度输出给所述温度调节阀模型和所述氢能控制器模型；

所述氢能控制器模型还用于当基于所述第一温度确定需要进行温度调节时，向所述温度调节阀模型输出温度控制信号；

所述温度调节阀模型用于在接收到所述温度控制信号时，基于所述第一温度和所述PID模型中设置的PID温度控制参数计算得到温度调节阀开度，并基于所述温度调节阀开度计算下一时刻所述氢气分离器模型中的温度以更新所述第一温度。

可选地，所述氢能控制器模型还用于当确定所述氢气分离器液位发生异常时，向所述PID模型输出液位控制参数调整指令；和/或，所述氢能控制器模型还用于当确定所述第一压力发生异常时，向所述PID模型输出压力控制参数调整指令；和/或，所述氢能控制器模型还用于当确定所述第一温度发生异常时，向所述PID模型输出温度控制参数调整指令；

所述PID模型还用于基于所述液位控制参数调整指令调整所述PID模型中的PID液位控制参数；和/或，所述PID模型还用于基于所述压力控制参数调整指令调整所述PID模型中的PID压力控制参数；和/或，所述PID模型还用于基于所述温度控制参数调整指令调整所述PID模型中的PID温度控制参数。

可选地，所述氢能系统的仿真系统还包括液位模型，所述液位模型中预设初始电解液体积；

所述液位调节阀模型还用于将所述待回流电解液体积输出给所述液位模型；

所述液位模型用于基于所述氢能系统的仿真系统当前的制氢时长、所述预设初始电解液体积和所述待回流电解液体积计算所述液位模型中的实际电解液体积，输出所述实际电解液体积。

可选地，所述液位模型还用于基于所述氢能系统的仿真系统当前的制氢时长计算制氢消耗的原料水体积并输出。

可选地，所述电解槽模型包括电解小室模型和功率转换模型；

所述电解小室模型用于基于所述工况参数计算得到实际可用功率；

所述功率转换模型用于基于所述实际可用功率计算得到含氢电解液的所述第一压力和所述第一流量。

可选地，所述氢能系统的仿真系统中的各个模型还用于基于预设时间缩放比例和各自模型对应预设的实际处理时长，确定输出各自计算得到的结果的输出时间，以按照所述输出时间输出各自计算得到的结果。

为实现上述目的，本发明还提供一种氢能系统的测试方法，所述氢能系统的测试方法应用于氢能系统的仿真系统，所述氢能系统的仿真系统包括氢能控制器模型、电解槽模型和氢气分离器模型，所述氢能系统的测试方法包括以下步骤：

通过所述氢能控制器模型将基于工况参数设置操作设置的工况参数输出给所述电解槽模型；

通过所述电解槽模型基于所述工况参数计算得到含氢电解液的第一压力和第一流量；

通过所述氢气分离器模型基于所述第一压力和所述第一流量计算得到制氢结果数据。

为实现上述目的，本发明还提供一种氢能系统的测试设备，所述氢能系统的测试设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的氢能系统的测试程序，所述氢能系统的测试程序被所述处理器执行时实现如上所述的氢能系统的仿真系统的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有氢能系统的测试程序，所述氢能系统的测试程序被处理器执行时实现如上所述的氢能系统的仿真系统的步骤。

本发明中，通过设置氢能系统的仿真系统，并在仿真系统中设置氢能控制器模型，用于将基于工况参数设置操作设置的工况参数输出给电解槽模型，并设置电解槽模型用于基于工况参数计算含氢电解液的压力和流量，以模拟实体电解槽中电解水的过程，以及设置氢气分离器模型用于基于含氢电解液的压力和流量计算得到制氢结果数据，以模拟实体氢气分离器分离氢气的过程，使得测试人员在仿真系统中即可测试氢能系统的制氢性能，不受测试场地和测试硬件的制约，在测试过程中也不会真实地产生氢气，进而不会对测试人员的人身安全造成隐患。并且，测试人员可以通过在仿真系统中触发工况参数设置操作来设置工况参数，以测试各种工况条件下氢能系统的制氢性能，而无需先针对各种工况条件分别部署实体氢能系统后才开始测试。在需要进行新的实体氢能系统研发时，也可以在实体设备的研发阶段，通过仿真系统同步进行测试，而无需等待实体氢能系统各个设备研发完毕才开始进行测试，从而能够帮助提高实体氢能系统的部署速度。

附图说明

图1为本发明氢能系统的仿真系统一实施例涉及的系统架构示意图；

图2为本发明氢能系统的仿真系统另一实施例涉及的系统架构示意图；

图3为本发明氢能系统的测试方法一实施例涉及的流程示意图；

图4为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例一

参照图1，本发明实施例提供的一种氢能系统的仿真系统，也即，提供一种针对实体氢能系统的仿真系统，可用于通过仿真的方式对实体氢能系统进行测试，以下为便于描述，简称为仿真系统。仿真系统可以部署在个人电脑或服务器等设备中，在本实施例中并不做限制。在本实施例中，仿真系统具体可以包括氢能控制器模型、电解槽模型和氢气分离器模型。在具体实施方式中，除包括这三个模型以外，仿真系统也还可以根据需要设置包括其他模型。仿真系统中的各个模型可以是对氢能系统中各个组成部件通过仿真方法转换得到的模型，在本实施例中对仿真方法并不做限制，例如，可以是通过Matlab或Simulink软件来实现。

氢能控制器模型用于将基于工况参数设置操作设置的工况参数输出给电解槽模型。

氢能控制器模型被设置为可供测试人员设置工况参数。在具体实施方式中，仿真系统的用户界面中可以展示各个模型的图示，并针对氢能控制器模型的图示展示工况参数UI组件，基于该工况参数UI组件，测试人员可以输入想要设定的工况参数以触发工况参数设置操作，氢能控制器模型根据工况参数设置操作接收输入的工况参数，并可以进行保存，在测试开始后，将工况参数输出给电解槽模型。其中，工况参数可以包括电源功率、环境温度等参数，工况参数是能够影响氢能系统制氢结果的因素。例如，通过设置不同的电源功率，可以测试氢能系统在不同功率下的制氢结果，进而可供测试人员了解在实体氢能系统中应当采用怎样的电源功率达到较高的制氢效率；又如，设置不同的环境温度，可以测试氢能系统在不同环境温度下的制氢效率，进而可供测试人员了解在不同环境温度的地点设置氢能系统的制氢效率，进而选择氢能系统的设置地点。

电解槽模型用于基于所述工况参数计算得到含氢电解液的第一压力和第一流量；

实体氢能系统中包括电解槽，在电解槽内放置电解液和原料水，在接通电源的情况下进行电解水的反应，进而排出含氢电解液到氢气分离器。其中，电解槽向氢气分离器排出的氢气中含有少量的电解液，故在本实施例中称为含氢电解液，或者，也可以理解为含电解液的氢气。在本实施例中，电解槽模型是用于仿真实体电解槽的模型，通过基于工况参数计算含氢电解液的压力(以下称为第一压力)和流量(以下称为第一流量)，来模拟电解槽中的电解水的反应。可以理解为，电解槽模型的输入数据是工况参数，经过电解槽模型处理，得到第一压力和第一流量。在本实施例中，并不限制电解槽模型的具体计算公式，该公式可以通过数据拟合的方式得到。在具体实施方式中，可以预先获取已经部署的实体氢能系统的多组运行数据，每组运行数据中包括一条实体电解槽模型的工况参数数据以及一条含氢电解液的压力和流量数据，通过多组运行数据可以拟合得到反映工况参数与含氢电解液的压力和流量之间对应关系的公式，该公式即可作为电解槽模型所运用的公式。其中，对多组运行数据进行拟合可以是采用曲线逼近、多项式拟合、最小二乘法、机器学习等方法，在此并不做限制。

需要说明的是，仿真系统中的其它模型，也可以从实体氢能系统的运行数据中选取相应输入数据和输出数据来进行拟合，得到该模型所采用的计算公式。

电解槽模型在计算得到含氢电解液的第一压力和第一流量后，将第一压力和第一流量输出给氢气分离器模型，以模拟在实体氢能系统中电解槽排出含氢电解液到氢气分离器的过程。

氢气分离器模型用于基于所述第一压力和所述第一流量计算得到制氢结果数据。

实体氢能系统中的氢气分离器用于对电解槽排出的含氢电解液进行分离，将分离出的氢气排出给储存氢气的装置。在本实施例中，氢气分离器模型是用于仿真实体氢气分离器的模型，通过基于第一压力和第一流量计算制氢结果数据，来模拟氢气分离器分离氢气和电解液的过程。在本实施例中，并不限制氢气分离器模型的具体计算公式，该公式可以通过数据拟合的方式得到，例如，在具体实施方式中，可以参照上述电解槽模型的拟合方式。

制氢结果数据可以是反映氢能系统制备氢气的结果相关的数据，具体可以包括哪些数据在本实施例中并不做限制，可以由测试人员根据需要观察的数据进行设置。例如，可以包括分离得到的氢气的体积、电解液的体积以及氢气和电解液各占总体积的百分比等，以便于测试人员了解制备得到多少氢气。

氢气分离器模型在计算得到制氢结果数据后，可以实时输出或先保存，具体可以根据需要进行设置，在本实施例中并不做限制。在具体实施方式中，仿真系统的用户界面中可以设置用于展示制氢结果数据的UI组件，测试人员可以基于该UI组件触发查看制氢结果数据的查看操作，仿真系统响应于该查看操作，将氢气分离器模型计算得到的制氢结果数据输出到用户界面中进行展示。

进一步地，在一实施方式中，仿真系统的用户界面中可以展示各个模型的计算结果，或者在检测到针对各个模型的计算结果的查看操作时，响应该查看操作在对应模型的图示中展示该模型的计算结果，以便于测试人员在测试过程中了解各个模型的情况，从而辅助分析氢能系统中各个组成部件在测试过程中的运作情况。

在本实施例中，通过设置氢能系统的仿真系统，并在仿真系统中设置氢能控制器模型，用于将基于工况参数设置操作设置的工况参数输出给电解槽模型，并设置电解槽模型用于基于工况参数计算含氢电解液的压力和流量，以模拟实体电解槽中电解水的过程，以及设置氢气分离器模型用于基于含氢电解液的压力和流量计算得到制氢结果数据，以模拟实体氢气分离器分离氢气的过程，使得测试人员在仿真系统中即可测试氢能系统的制氢性能，不受测试场地和测试硬件的制约，在测试过程中也不会真实地产生氢气，进而不会对测试人员的人身安全造成隐患。并且，测试人员可以通过在仿真系统中触发工况参数设置操作来设置工况参数，以测试各种工况条件下氢能系统的制氢性能，而无需先针对各种工况条件分别部署实体氢能系统后才开始测试。在需要进行新的实体氢能系统研发时，也可以在实体设备的研发阶段，通过仿真系统同步进行测试，而无需等待实体氢能系统各个设备研发完毕才开始进行测试，从而能够帮助提高实体氢能系统的部署速度。

进一步地，在一实施方式中，仿真系统还可以包括氧气分离器模型。在实体氢能系统中，电解槽中进行电解水的反应后，还会排出含氧电解液到氧气分离器。其中，电解槽向氧气分离器排出的氧气中含有少量的电解液，故在本实施例中称为含氧电解液，或者，也可以理解为含电解液的氧气。在本实施方式中，电解槽模型还用于基于工况参数计算得到含氧电解液的压力(以下称为第二压力)和流量(以下称为第二流量)。可以理解为，电解槽模型具有双通道特性，输入数据是工况参数，经过电解槽模型处理，分别得到第一压力和第一流量，以及第二压力和第二流量。

电解槽模型在计算得到含氧电解液的第二压力和第二流量后，将第二压力和第二流量输出给氧气分离器模型，以模拟在实体氢能系统中电解槽排出含氧电解液到氧气分离器的过程。

氧气分离器模型用于基于第二压力和第二流量计算得到制氧结果数据。

实体氢能系统中的氧气分离器用于对电解槽排出的含氧电解液进行分离，将分离出的氧气排出给储存氧气的装置。在本实施方式中，氧气分离器模型是用于仿真实体氧气分离器的模型，通过基于第二压力和第二流量计算制氧结果数据，来模拟氧气分离器分离氧气和电解液的过程。在本实施例中，并不限制氧气分离器模型的具体计算公式，该公式可以通过数据拟合的方式得到，例如，在具体实施方式中，可以参照上述电解槽模型的拟合方式。

制氧结果数据可以是反映氢能系统产生氧气的结果相关的数据，具体可以包括哪些数据在本实施例中并不做限制，可以由测试人员根据需要观察的数据进行设置。例如，可以包括分离得到的氧气的体积、电解液的体积以及氧气和电解液各占总体积的百分比等，以便于测试人员了解制备氢气的过程中得到多少氧气。

氧气分离器模型在计算得到制氧结果数据后，可以实时输出或先保存，具体可以根据需要进行设置，在本实施例中并不做限制。在具体实施方式中，仿真系统的用户界面中可以设置用于展示制氧结果数据的UI组件，测试人员可以基于该UI组件触发查看制氧结果数据的查看操作，仿真系统响应于该查看操作，将氧气分离器模型计算得到的制氧结果数据输出到用户界面中进行展示。

进一步地，在一实施方式中，实体氢能系统中电源功率并不一定完全被利用于电解水，而是根据工况参数不同，实际利用的功率不同，例如，在温度很低的工况条件下，需要采用一部分功率用于加热，使得电解槽内达到一定温度。考虑到这一点，在本实施方式中，电解槽模型具体可以包括电解小室模型和功率转换模型。电解小室模型用于基于工况参数计算得到实际可用功率，用于模拟电解槽的功率利用情况。电解小室模型在计算得到实际可用功率后，可将实际可用功率输出给功率转换模型。功率转换模型则用于基于实际可用功率计算得到含氢电解液的第一压力和第一流量，或在进一步的实施方式中基于实际可用功率计算得到含氧电解液的第二压力和第二流量。

在本实施方式中，通过设置电解槽模型具体包括电解小室模型和功率转换模型，通过电解小室模型来模拟电解槽的实际功率利用情况，使得仿真系统在用于氢能系统的测试时，更加准确地反应氢能系统的真实情况，进而提高测试结果的准确度。

实施例二

在上述实施例一的基础上，氢能系统的仿真系统还可以包括液位调节阀模型和PID模型。

在实体氢能系统中，通过PID参数控制液位调节阀调节液位平衡，避免制氢分离器中的液位过高。在本实施例中，通过在仿真系统中设置液位调节阀模型和PID模型来模拟液位调节阀和PID控制器，以供测试人员测试氢能系统中液位调节阀的液位平衡功能和PID控制器的闭环控制功能。

具体地，氢气分离器模型在获得第一压力和第一流量后，还可以用于基于第一压力和第一流量计算氢气分离器中的液位(以下称为氢气分离器液位)。氢气分离器液位是指氢气分离器中的电解液的体积或高度，调节液位平衡即调节氢气分离器液位在一定的范围内。

氢气分离器模型还用于基于将氢气分离器液位输出给液位调节阀模型和氢能控制器模型。在具体实施方式中，氢气分离器模型可以用于直接将氢气分离器液位输出给液位调节阀模型和氢能控制器模型，也可以用于先将氢气分离器液位输出给液位调节阀模型，再通过液位调节阀模型将氢气分离器液位输出给氢能控制器模型。

氢能控制器模型还用于当基于氢气分离器液位确定需要进行液位调节时，向液位调节阀模型输出液位控制信号。在具体实施方式中，可以由氢能控制器模型将氢气分离器液位与预设最低液位进行比较，当高于该预设最低液位时，确定需要进行液位调节；也可以由其他模型例如氢气分离器模型来将氢气分离器液位与预设最低液位进行比较，当高于该预设最低液位时，向氢能控制器模型输出信号以提示需要进行液位调节。其中，预设最低液位可以根据需要进行设置，其表示需要进行液位调节的最低限度，也即，当氢气分离器液位低于该预设最低液位时，可以无需开启液位调节阀的阀门，无需进行电解液回流，而当高于预设最低液位时，就要开始进行调节，以避免液位过高。需要进行液位调节是指确定需要采用PID控制参数来干预液位调节阀的阀门开度，以控制氢气分离器模型中的电解液回流至电解槽中，降低氢气分离器模型中的液位，氢能控制器模型向液位调节阀模型输出的液位控制信号即用于指示液位调节阀模型采用PID控制参数来进行阀门开度调节的信号。

液位调节阀模型用于在接收到液位控制信号时，基于氢气分离器液位和PID模型中设置的PID液位控制参数计算得到液位调节阀开度。具体地，液位调节阀模型可用于从PID模型获取PID液位控制参数，或接收PID模型输出的PID液位控制参数，将氢气分离器液位与预设最高液位进行计算误差，通过PID液位控制参数和该误差计算得到一个液位调节阀开度，具体计算过程可以参照PID控制原理。其中，预设最高液位可以根据需要进行设置，其表示氢气分离器中允许的最高的电解液液位，液位平衡的目的即使得氢气分离器中的液位不高于该预设最高液位。

液位调节阀模型还用于基于液位调节阀开度计算得到待回流电解液体积，将待回流电解液体积输出给氢气分离器模型。其中，待回流电解液体积是指需要回流给电解槽的电解液的体积。也即，氢气分离器中的电解液的体积过多，需要开启阀门将电解液回流到电解槽中，此时，通过液位调节阀模型来模拟计算得到液位调节阀开度开启一段时间后，回流到电解槽中的电解液的体积。

氢气分离器模型还用于基于待回流电解液体积更新氢气分离器液位。具体地，在实体氢能系统中，氢气分离器中的电解液回流到电解槽后，氢气分离器中的电解液会变少，那么在本实施例中，通过氢气分离器模型基于计算得到的待回流电解液体积更新氢气分离器液位，来模拟氢气分离器中电解液回流后减少的过程。在具体实施方式中，氢气分离器模型可以将当前的氢气分离器液位减去待回流电解液体积，以作为更新后的氢气分离器液位。

在本实施例中，通过在仿真系统中设置液位调节阀模型和PID模型来模拟液位调节阀和PID控制器，使得测试人员能够基于仿真系统来测试氢能系统中液位调节阀的液位平衡功能和PID控制器的闭环控制功能，而无需在实体氢能系统中进行测试，不受测试场地和测试硬件的制约，在测试过程中也不会真实地产生氢气，进而不会对测试人员的人身安全造成隐患。

进一步地，在一实施方式中，由于氢能系统中氧气分离器和氢气分离器属于一个连通系统，两个分离器中的液位是相同的，所以也可以设置对氧气分离器模型中的液位进行平衡控制。具体地，可以设置氧气分离器模型用于基于第二压力和第二流量计算氧气分离器液位，并将氢气分离器液位输出给液位调节阀模型和氢能控制器模型；氢能控制器模型还用于当基于氧气分离器液位确定需要进行液位调节时，向液位调节阀模型输出液位控制信号；液位调节阀模型用于在接收到液位控制信号时，基于氧气分离器液位和PID模型中设置的PID液位控制参数计算得到液位调节阀开度，并基于液位调节阀开度计算得到待回流电解液体积，将待回流电解液体积输出给氧气分离器模型；氧气分离器模型还用于基于待回流电解液体积更新氧气分离器液位。

进一步地，在实体氢能系统中，通过PID参数控制压力调节阀调节液位平衡，避免制氢分离器中的压力过高。在一实施方式中，通过在仿真系统中设置压力调节阀模型来模拟压力调节阀，结合PID模型，供测试人员测试氢能系统中压力调节阀的压力平衡功能和PID控制器的闭环控制功能。

需要说明的是，在具体实施方式中，仿真系统中可以同时包括压力调节阀模型和液位调节阀模型，也可以只包括压力调节阀模型或只包括液位调节阀模型。

具体地，氢气分离器模型在计算获得第一压力后，还可以用于将第一压力输出给压力调节阀模型和氢能控制器模型。同样地，氢气分离器模型可以用于直接将第一压力输出给压力调节阀模型和氢能控制器模型，也可以用于先将第一压力输出给压力调节阀模型，再通过压力调节阀模型将第一压力输出给氢能控制器模型。

氢能控制器模型还用于当基于第一压力确定需要进行压力调节时，向压力调节阀模型输出压力控制信号。在具体实施方式中，可以由氢能控制器模型将第一压力与预设最低压力进行比较，当高于该预设最低压力时，确定需要进行压力调节；也可以由其他模型例如氢气分离器模型来将第一压力与预设最低压力进行比较，当高于该预设最低压力时，向氢能控制器模型输出信号以提示需要进行压力调节。其中，预设最低压力可以根据需要进行设置，其表示需要进行压力调节的最低限度，也即，当第一压力低于该预设最低压力时，可以无需开启压力调节阀的阀门，无需进行压力调节，而当高于预设最低压力时，就要开始进行调节，以避免压力过高。需要进行压力调节是指确定需要采用PID控制参数来干预压力调节阀的阀门开度，以降低氢气分离器模型中的压力，氢能控制器模型向压力调节阀模型输出的压力控制信号即用于指示压力调节阀模型采用PID控制参数来进行阀门开度调节的信号。

压力调节阀模型用于在接收到压力控制信号时，基于第一压力和PID模型中设置的PID压力控制参数计算得到压力调节阀开度。具体地，压力调节阀模型可用于从PID模型获取PID压力控制参数，或接收PID模型输出的PID压力控制参数，将第一压力与预设最高压力进行计算误差，通过PID压力控制参数和该误差计算得到一个压力调节阀开度，具体计算过程可以参照PID控制原理。其中，预设最高压力可以根据需要进行设置，其表示氢气分离器中允许的最高的压力，压力平衡的目的即使得氢气分离器中的压力不高于该预设最高压力。

压力调节阀模型还用于基于压力调节阀开度计算下一时刻氢气分离器模型中的压力以更新第一压力。其中，在实体氢能系统中，压力调节阀在调节阀门开度后，经过一段时间，氢气分离器中的压力得到改变，在本实施方式中，通过压力调节阀模型来预测设置压力调节阀开度后下一时刻氢气分离器模型中的压力，以模拟压力调节的过程。在具体实施方式中，氢气分离器模型可以将当前的第一压力在下一时刻更新为压力调节阀模型计算得到的下一时刻的压力。

在本实施例中，通过在仿真系统中设置压力调节阀模型和PID模型来模拟压力调节阀和PID控制器，使得测试人员能够基于仿真系统来测试氢能系统中压力调节阀的压力平衡功能和PID控制器的闭环控制功能，而无需在实体氢能系统中进行测试，不受测试场地和测试硬件的制约，在测试过程中也不会真实地产生氢气，进而不会对测试人员的人身安全造成隐患。

进一步地，在一实施方式中，由于氢能系统中氧气分离器和氢气分离器属于一个连通系统，两个分离器中的压力是相同的，所以也可以设置对氧气分离器模型中的压力进行平衡控制。具体地，可以设置氧气分离器模型用于将第二压力输出给压力调节阀模型和氢能控制器模型；氢能控制器模型还用于当基于第二压力确定需要进行压力调节时，向压力调节阀模型输出压力控制信号；压力调节阀模型用于在接收到压力控制信号时，基于第一压力和PID模型中设置的PID压力控制参数计算得到压力调节阀开度，并基于压力调节阀开度计算得到下一时刻氧气分离器模型中的压力以更新第二压力。

进一步地，在实体氢能系统中，通过PID参数控制温度调节阀调节温度平衡，避免制氢分离器中的温度过高。在一实施方式中，通过在仿真系统中设置温度调节阀模型来模拟温度调节阀，结合PID模型，供测试人员测试氢能系统中温度调节阀的温度平衡功能和PID控制器的闭环控制功能。

需要说明的是，在具体实施方式中，仿真系统中可以同时包括压力调节阀模型、液位调节阀模型和温度调节阀模型，也可以只包括其中的任意一项或两项。

具体地，电解槽模型还用于基于工况参数计算得到含氢电解液的温度(以下称为第一温度)，并将第一温度输出给温度调节阀模型和氢能控制器模型。同样地，电解槽模型可以用于直接将第一温度输出给温度调节阀模型和氢能控制器模型，也可以用于先将第一温度输出给温度调节阀模型，再通过温度调节阀模型将第一温度输出给氢能控制器模型。

氢能控制器模型还用于当基于第一温度确定需要进行温度调节时，向温度调节阀模型输出温度控制信号。在具体实施方式中，可以由氢能控制器模型将第一温度与预设最低温度进行比较，当高于该预设最低温度时，确定需要进行温度调节；也可以由其他模型例如氢气分离器模型或设置的换热器模型来将第一温度与预设最低温度进行比较，当高于该预设最低温度时，向氢能控制器模型输出信号以提示需要进行温度调节。其中，当采用换热器模型来进行温度检测时，可以通过电解槽模型将第一温度还输出给换热器模型。其中，预设最低温度可以根据需要进行设置，其表示需要进行温度调节的最低限度，也即，当第一温度低于该预设最低温度时，可以无需开启温度调节阀的阀门，无需进行温度调节，而当高于预设最低温度时，就要开始进行调节，以避免温度过高。需要进行温度调节是指确定需要采用PID控制参数来干预温度调节阀的阀门开度，以降低氢气分离器模型中的温度，氢能控制器模型向温度调节阀模型输出的温度控制信号即用于指示温度调节阀模型采用PID控制参数来进行阀门开度调节的信号。

温度调节阀模型用于在接收到温度控制信号时，基于第一温度和PID模型中设置的PID温度控制参数计算得到温度调节阀开度。具体地，温度调节阀模型可用于从PID模型获取PID温度控制参数，或接收PID模型输出的PID温度控制参数，将第一温度与预设最高温度进行计算误差，通过PID温度控制参数和该误差计算得到一个温度调节阀开度，具体计算过程可以参照PID控制原理。其中，预设最高温度可以根据需要进行设置，其表示氢气分离器中允许的最高的温度，温度平衡的目的即使得氢气分离器中的压力不高于该预设最高压力。

温度调节阀模型还用于基于温度调节阀开度计算下一时刻氢气分离器模型中的温度以更新第一温度。其中，在实体氢能系统中，温度调节阀在调节阀门开度后，经过一段时间，氢气分离器中的温度得到改变，在本实施方式中，通过温度调节阀模型来预测设置温度调节阀开度后下一时刻氢气分离器模型中的温度，以模拟温度调节的过程。在具体实施方式中，氢气分离器模型可以将当前的第一温度在下一时刻更新为温度调节阀模型计算得到的下一时刻的温度。

在本实施例中，通过在仿真系统中设置温度调节阀模型和PID模型来模拟压力调节阀和PID控制器，使得测试人员能够基于仿真系统来测试氢能系统中温度调节阀的温度平衡功能和PID控制器的闭环控制功能，而无需在实体氢能系统中进行测试，不受测试场地和测试硬件的制约，在测试过程中也不会真实地产生氢气，进而不会对测试人员的人身安全造成隐患。

进一步地，在一实施方式中，由于氢能系统中氧气分离器和氢气分离器属于一个连通系统，两个分离器中的温度是相同的，所以也可以设置对氧气分离器模型中的温度进行平衡控制。具体地，可以设置电解槽模型还用于基于工况参数计算得到含氧电解液的温度(以下称为第二温度)，将第二温度输出给温度调节阀模型和氢能控制器模型；氢能控制器模型还用于当基于第二温度确定需要进行温度调节时，向温度调节阀模型输出温度控制信号；温度调节阀模型用于在接收到温度控制信号时，基于第二温度和PID模型中设置的PID温度控制参数计算得到温度调节阀开度，并基于温度调节阀开度计算得到下一时刻氧气分离器模型中的温度以更新第二温度。

进一步地，在一实施方式中，当仿真系统中设置液位调节阀模型和PID模型时，氢能控制器模型还可用于当确定氢气分离器液位发生异常时，向PID模型输出液位控制参数调整指令。其中，氢气分离器液位发生异常可以是氢气分离器液位高于一个预设异常液位，例如，高于预设最高液位的百分之十；当氢气分离器液位高于该预设异常液位时，表示当前设置的PID液位控制参数不合适，导致液位没有控制住。在具体实施方式中，可以由氢能控制器模型将氢气分离器液位与预设异常液位进行比较，当高于该预设异常液位时，确定氢气分离器液位发生异常；也可以由其他模型例如氢气分离器模型来将氢气分离器液位与预设异常液位进行比较，当高于该预设异常液位时，向氢能控制器模型输出信号以提示氢气分离器液位发生异常。氢能控制器模型向PID模型输出的液位控制参数调整指令即用于指示PID模型调整PID液位控制参数的指令。

PID模型用于基于液位控制参数调整指令调整PID模型中的PID液位控制参数。在具体实施方式中，PID模型可以按照一定的调整策略来进行调整PID液位控制参数，例如，可以按照预先设置的调整步进每次调整一个P、I、D中的一个参数。

在调整PID液位控制参数后，氢能控制器模型可以设置为在一段时间内不再触发液位控制参数调整指令，以便于测试人员观察在调整一次PID液位控制参数后一段时间内液位是否恢复正常，进而帮助测试人员测试得到较合适的PID液位控制参数，在后续实体氢能系统调试时，可以直接采用该测试得到的PID液位控制参数来进行微调，从而缩短了在实体氢能系统中进行PID液位控制参数调试的时间。且，在仿真系统中测试时，即使液位发生异常也不会对测试人员带来危险。

进一步地，在一实施方式中，当仿真系统中设置压力调节阀模型和PID模型时，氢能控制器模型还用于当确定第一压力发生异常时，向PID模型输出压力控制参数调整指令。其中，第一压力发生异常可以是第一压力高于一个预设异常压力，例如，高于预设最高压力的百分之十；当第一压力高于该预设异常压力时，表示当前设置的PID压力控制参数不合适，导致压力没有控制住。在具体实施方式中，可以由氢能控制器模型将第一压力与预设异常压力进行比较，当高于该预设异常压力时，确定第一压力发生异常；也可以由其他模型例如氢气分离器模型来将第一压力与预设异常压力进行比较，当高于该预设异常压力时，向氢能控制器模型输出信号以提示第一压力发生异常。氢能控制器模型向PID模型输出的压力控制参数调整指令即用于指示PID模型调整PID压力控制参数的指令。

PID模型还用于基于压力控制参数调整指令调整PID模型中的PID压力控制参数。在具体实施方式中，PID模型可以按照一定的调整策略来进行调整PID压力控制参数，例如，可以按照预先设置的调整步进每次调整一个P、I、D中的一个参数。

在调整PID压力控制参数后，氢能控制器模型可以设置为在一段时间内不再触发压力控制参数调整指令，以便于测试人员观察在调整一次PID压力控制参数后一段时间内压力是否恢复正常，进而帮助测试人员测试得到较合适的PID压力控制参数，在后续实体氢能系统调试时，可以直接采用该测试得到的PID压力控制参数来进行微调，从而缩短了在实体氢能系统中进行PID压力控制参数调试的时间。且，在仿真系统中测试时，即使压力发生异常也不会对测试人员带来危险。

进一步地，在一实施方式中，当仿真系统中设置温度调节阀模型和PID模型时，氢能控制器模型还用于当确定第一温度发生异常时，向PID模型输出温度控制参数调整指令。其中，第一温度发生异常可以是第一温度高于一个预设异常温度，例如，高于预设最高温度的百分之十；当第一温度高于该预设异常温度时，表示当前设置的PID温度控制参数不合适，导致温度没有控制住。在具体实施方式中，可以由氢能控制器模型将第一温度与预设异常温度进行比较，当高于该预设异常温度时，确定第一温度发生异常；也可以由其他模型例如换热器模型来将第一温度与预设异常温度进行比较，当高于该预设异常温度时，向氢能控制器模型输出信号以提示第一温度发生异常。氢能控制器模型向PID模型输出的温度控制参数调整指令即用于指示PID模型调整PID温度控制参数的指令。

PID模型还用于基于温度控制参数调整指令调整PID模型中的PID温度控制参数。在具体实施方式中，PID模型可以按照一定的调整策略来进行调整PID温度控制参数，例如，可以按照预先设置的调整步进每次调整一个P、I、D中的一个参数。

在调整PID温度控制参数后，氢能控制器模型可以设置为在一段时间内不再触发温度控制参数调整指令，以便于测试人员观察在调整一次PID温度控制参数后一段时间内温度是否恢复正常，进而帮助测试人员测试得到较合适的PID温度控制参数，在后续实体氢能系统调试时，可以直接采用该测试得到的PID温度控制参数来进行微调，从而缩短了在实体氢能系统中进行PID温度控制参数调试的时间。且，在仿真系统中测试时，即使温度发生异常也不会对测试人员带来危险。

实施例三

在上述实施例一和/或实施例二的基础上，氢能系统的仿真系统还可以包括液位模型，液位模型中可以预设初始电解液体积。在一实施方式中，仿真系统的用户界面中可以针对液位模型的图示展示电解液体积UI组件，基于该电解液体积UI组件，测试人员可以输入想要设定的初始电解液体积以触发电解液体积设置操作，液位模型根据该设置操作接收输入的初始电解液体积，并用于在测试过程中实施计算液位模型中剩余的电解液体积。

液位调节阀模型还用于在计算得到待回流电解液体积后，将待回流电解液体积输出给液位模型。液位模型用于基于当前的制氢时长、预设初始电解液体积和待回流电解液体积计算所述液位模型中的实际电解液体积。其中，在具体实施方式中，液位模型可以按照预先设置的单位时长内的电解液排出体积，计算得到当前的制氢时长下，电解槽中排出的电解液的总体积，采用预设初始电解液体积减去该总体积再加上待回流电解液体积，即得到液位模型中的实际电解液体积。

在实体氢能系统中，电解槽中的电解液会有少部分排入氢气分离器，而氢气分离器中的电解液会回流到电解槽中，在正常情况下，电解液的总体积不会随着制氢过程而减少。在本实施方式中，通过液位调节阀模型将待回流电解液体积输出给液位模型，再通过液位模型基于当前的制氢时长、预设初始电解液和待回流电解液体积，计算液位模型中的实际电解液体积，模拟了电解槽中电解液经过氢气分离器后回流到电解槽的过程，使得测试人员可以通过仿真系统的测试过程，了解氢能系统中电解液的使用情况。

液位模型还可以用于在计算得到实际电解液体积后，将实际电解液体积进行输出。其中，液位模型将实际电解液体积进行输出可以是输出到仿真系统的用户界面进行展示，也可以是输出到存储模块进行保存，在此并不做限制。

进一步地，在一实施方式中，液位模型还用于基于氢能系统的仿真系统当前的制氢时长计算制氢消耗的原料水体积，以模拟氢能系统制氢过程中对原料水的消耗过程。其中，在具体实施方式中，液位模型可以按照预先设置的单位时长内的原料水消耗体积，计算得到当前的制氢时长下，电解槽中电解水反应所消耗的原料水的总体积。液位模型可以将计算得到的制氢消耗的原料水体积进行输出。其中，液位模型将消耗的原料水体积进行输出可以是输出到仿真系统的用户界面进行展示，也可以是输出到存储模块进行保存，在此并不做限制。通过液位模型计算制氢过程中消耗的原料水的体积并输出，使得测试人员可以通过仿真系统的测试过程，了解氢能系统中原料水的消耗情况。

进一步地，在一实施方式中，液位模型还可以预设初始原料水体积。仿真系统的用户界面中可以针对液位模型的图示展示原料水体积UI组件，基于该原料水体积UI组件，测试人员可以输入想要设定的初始原料水体积以触发原料水体积设置操作，液位模型根据该设置操作接收输入的初始原料水体积，并用于在测试过程中实施计算电解槽模型中剩余的原料水体积并输出，供测试人员了解原料水的消耗情况。

进一步地，在一实施方式中，氢能系统的仿真系统中的各个模型还用于基于预设时间缩放比例和各自模型对应预设的实际处理时长，确定输出各自计算得到的结果的输出时间，以按照输出时间输出各自计算得到的结果。其中，对不同的模型而言，输出可以是指输出到下一个模型，或输出到用户界面，或输出到存储模块，具体可以结合上述各实施例中各个模型的输出方式，在此不做展开赘述。在一实施方式中，仿真系统的用户界面中可以展示时间缩放比例UI组件，基于该时间缩放比例UI组件，测试人员可以输入想要设定的时间缩放比例以时间缩放比例设置操作，仿真系统根据该设置操作接收输入的时间缩放比例，并由各个模型根据该时间缩放比例进行后续的测试。各个模型预先可以分别设置实际处理时长，该实际处理时长表示模型所仿真的实体部件从接收到输入信号到输出信号所花费的时间。基于预设时间缩放比例和模型对应预设的实际处理时长确定输出计算结果的输出时间，具体可以是将实际处理时长乘以该预设时间缩放比例得到一个缩放后的处理时长，然后再将该模型接收到输入信号的时间加上该处理时长，得到输出计算结果的输出时间。例如，对于电解槽模型而言，电解槽模型可以将预先的实际处理时长乘以预设时间缩放比例得到一个缩放后的处理时长，在接收到工况参数的时间点基础上加上该缩放后的处理时长，得到输出第一压力和第一流量的时间点，并在该时间点向氢气分离器模型输出该第一压力和第一流量。

实体氢能系统实物台架具有实时性，即系统运行的时间和客观时间相同，由于氢能系统受限于系统惯性较大，单轮测试周期时间过长，一般会持续12-16小时，导致测试效率极低。在本实施方式中，通过设置预设时间缩放比例，可以对仿真系统各个模型进行处理的时长相对于实际时长进行等比例缩放，进而可以加快测试时间，可以仿真出氢能系统真实运行数小时或者数天的能力，从而提高测试效率。

进一步地，示例性地，如图2所示，提出了一种可行的氢能系统的仿真系统架构，主要包括氢能控制器模型、电解槽模型、PID模型、氧气分离器模型、压力调节器模型、换热器模型、温度调节阀模型、液位调节器模型、氢气分离器模型和液位模型。

示例性地，基于该仿真系统的具体方案可如下：

在正式模型仿真开始前，测试或者设计人员可提前设置氢能控制器模型中的电源功率和环境温度等工况参数，还可以提前在PID模型中设置压力平衡、液位平衡和温度平衡的PID参数，在液位模型中设置初始电解质体积。

在仿真开始时，氢能控制器模型通过步骤1输出电源功率信号和环境温度工况参数至电解槽模型。在电解槽模型的电解小室模型中，根据得到的电源功率和环境温度工况参数，计算出电解槽模型实际的可利用功率，并通过步骤2传递至功率转换模型。

在功率转换模型中，根据获得的电解槽实际可利用功率，计算得出电解后含氢电解液的第一压力、第一流量和第一温度，并通过步骤4以信号传输的方式传递至氢气分离器模型，同时在功率转换模型中，根据获得的电解槽实际可利用功率，计算得出电解后含氧电解液的第二压力、第二流量和第二温度，并通过步骤3以信号传输的方式传递至氧气分离器模型。

在氧气分离器模型中，将功率转换模型中传输的第二压力和第二流量进行计算得到氧气和电解液分别在含氧电解液总体积中的百分比、产生氧气的体积和电解液的容量等参数，并判断在氧气分离器中的第二压力和第二流量是否存在异常。

如此时检测到氧气分离器的第二压力出现异常，则氧气分离器通过步骤8将压力信号传递至压力调节阀模型，压力调节阀模型在收到压力信号后通过步骤10将压力传递至氢能控制器模型，供测试人员观察氧气分离器模型中的压力变化数值，同时通过步骤14将压力信号传递至PID模型，PID模型自行调节PID压力控制参数，并通过步骤14控制压力调节阀模型控制压力调节阀百分比开度，从而控制氧气分离器的压力在正常范围内，此时测试人员可以根据根据PID模型找出最适合当前氢能系统的PID压力控制参数。

在氢气分离器模型中，将功率转换模型中传输的第一压力和第一流量进行计算氢气和和电解液分别在含氢电解液总体积中的百分比、产生氢气的体积和电解液的容量等参数，并判断在氢气分离器中的第一压力和第一流量是否存在异常。

如此时检测到氢气分离器的流量出现异常，则氢气分离器通过步骤9将氢气分离器中的液位信号传递至液位调节阀模型，液位调节阀模型在收到液位信号后通过步骤11将液位信号传递至氢能控制器模型，供测试人员观察氢气分离器模型中的液位变化数值，同时通过步骤15将液位信号传递至PID模型，PID模型自行调节PID液位控制参数，并通过步骤15控制液位调节阀模型控制液位调节阀百分比开度，从而控制氢气分离器的液位在正常范围内，此时测试人员可以PID模型找出最适合当前氢能系统模型的PID液位控制参数。

电解槽模型通过步骤18将电解槽内的温度信号(第一温度或第二温度)传递至换热器模型，氧气分离器模型通过步骤6将氧气分离器温度信号(第二温度)传递至换热器模型，氢气分离模型通过步骤7将氢气分离器温度信号(第一温度)传递至换热器模型，换热器模型主要功能是检测氢气分离器和氧气分离器中的温度信号，并判断氢气分离器和氧气分离器中的温度信号是否存在异常。

如此时换热器模型检测到氢气分离器、氧气分离器或电解槽的温度出现异常时，则换热器通过步骤16传递至温度调节阀模型，再由温度调节阀模型通过步骤12反馈至氢能控制器模型，此时测试人员可以通过氢能控制器模型检测氢气分离器和氧气分离器的温度变化数值，温度调节器根据反馈值，进行计算，通过步骤13确定PID模型温度控制参数，并通过步骤17反馈至温度调节阀模型，控制温度调节阀的百分比开度，从而控制换热器模型中的氢气分离器温度和氧气分离器温度在可控范围之内，测试和设计人员可以根据PID模型找出最适合当前氢能系统的PID温度控制参数。

在本实施例中，相较于现有方案中的氢能系统的实物测试，本实施例方案基于纯软件模型搭建的氢能系统的仿真系统，测试或者设计人员可以轻松控制氢能系统仿真速度，灵活度高，即可以完成短时间某个功能的高精度仿真验证，也可以通过加快仿真速度验证氢能系统在较长时间(如一天或者一周)的制氢量、制氧量，判断当前系统的经济性价比。在现有方案中，氢能系统的液位平衡、温度平衡和压力平衡主要是通过PID参数进行控制，在本实施例方案中，可以自动调节PID参数，直至其满足设定控制需求，也为测试或者设计人员在后期调试奠定基础，提高了后期实物测试的工作效率。相较于现有方案中的氢能系统的实物测试，本实施例方案不受测试场地和测试硬件的制约，测试和设计人员随时均可以开展仿真和测试。在本实施例方案中，将氢能系统进行模块化处理，便于修改和更新，同时可以在较短的时间内完成新平台的搭建工作，工作效率高。

依托于本实施例方案中提出的氢能系统的仿真系统，可以实现氢能系统基本功能的仿真和验证，包括气液分离控制功能、压力平衡、温度平衡、流量平衡的PID闭环控制功能、及注入故障和检测故障处理的功能等。

实施例四

基于上述实施例一、实施例二和/或实施例三，参照图3，本发明实施例还提出一种氢能系统的测试方法。所述氢能系统的测试方法应用于氢能系统的仿真系统，所述氢能系统的仿真系统包括氢能控制器模型、电解槽模型和氢气分离器模型，所述氢能系统的测试方法包括以下步骤：

步骤S10，通过所述氢能控制器模型将基于工况参数设置操作设置的工况参数输出给所述电解槽模型；

步骤S20，通过所述电解槽模型基于所述工况参数计算得到含氢电解液的第一压力和第一流量；

步骤S30，通过所述氢气分离器模型基于所述第一压力和所述第一流量计算得到制氢结果数据。

进一步地，所述氢能系统的仿真系统还包括氧气分离器模型；所述氢能系统的测试方法还包括：

通过所述电解槽模型基于所述工况参数计算得到含氧电解液的第二压力和第二流量；

通过所述氧气分离器模型基于所述第二压力和所述第二流量计算得到制氧结果数据。

进一步地，所述氢能系统的仿真系统还包括液位调节阀模型和PID模型；所述氢能系统的测试方法还包括：

通过所述氢气分离器模型基于所述第一压力和所述第一流量计算氢气分离器液位，并将所述氢气分离器液位输出给所述液位调节阀模型和所述氢能控制器模型；

通过所述氢能控制器模型当基于所述氢气分离器液位确定需要进行液位调节时，向所述液位调节阀模型输出液位控制信号；

通过所述液位调节阀模型在接收到所述液位控制信号时，基于所述氢气分离器液位和所述PID模型中设置的PID液位控制参数计算得到液位调节阀开度，并基于所述液位调节阀开度计算得到待回流电解液体积，将所述待回流电解液体积输出给所述氢气分离器模型；

通过所述氢气分离器模型基于所述待回流电解液体积更新所述氢气分离器液位。

进一步地，所述氢能系统的仿真系统还包括压力调节阀模型；所述氢能系统的测试方法还包括：

通过所述氢气分离器模型将所述第一压力输出给所述压力调节阀模型和所述氢能控制器模型；

通过所述氢能控制器模型当基于所述第一压力确定需要进行压力调节时，向所述压力调节阀模型输出压力控制信号；

通过所述压力调节阀模型在接收到所述压力控制信号时，基于所述第一压力和所述PID模型中设置的PID压力控制参数计算得到压力调节阀开度，并基于所述压力调节阀开度计算下一时刻所述氢气分离器模型中的压力以更新所述第一压力。

进一步地，所述氢能系统的仿真系统还包括温度调节阀模型；所述氢能系统的测试方法还包括：

通过所述电解槽模型基于所述工况参数计算得到含氢电解液的第一温度，并将所述第一温度输出给所述温度调节阀模型和所述氢能控制器模型；

通过所述氢能控制器模型当基于所述第一温度确定需要进行温度调节时，向所述温度调节阀模型输出温度控制信号；

通过所述温度调节阀模型在接收到所述温度控制信号时，基于所述第一温度和所述PID模型中设置的PID温度控制参数计算得到温度调节阀开度，并基于所述温度调节阀开度计算下一时刻所述氢气分离器模型中的温度以更新所述第一温度。

进一步地，所述氢能系统的测试方法还包括：

通过所述氢能控制器模型当确定所述氢气分离器液位发生异常时，向所述PID模型输出液位控制参数调整指令；和/或，通过所述氢能控制器模型当确定所述第一压力发生异常时，向所述PID模型输出压力控制参数调整指令；和/或，通过所述氢能控制器模型当确定所述第一温度发生异常时，向所述PID模型输出温度控制参数调整指令；

通过所述PID模型基于所述液位控制参数调整指令调整所述PID模型中的PID液位控制参数；和/或，通过所述PID模型基于所述压力控制参数调整指令调整所述PID模型中的PID压力控制参数；和/或，通过所述PID模型基于所述温度控制参数调整指令调整所述PID模型中的PID温度控制参数。

进一步地，所述氢能系统的仿真系统还包括液位模型，所述液位模型中预设初始电解液体积；氢能系统的测试方法还包括：

通过所述液位调节阀模型将所述待回流电解液体积输出给所述液位模型；

通过所述液位模型基于所述氢能系统的仿真系统当前的制氢时长、所述预设初始电解液体积和所述待回流电解液体积计算所述液位模型中的实际电解液体积，输出所述实际电解液体积。

进一步地，氢能系统的测试方法还包括：

通过所述液位模型基于所述氢能系统的仿真系统当前的制氢时长计算制氢消耗的原料水体积并输出。

进一步地，所述电解槽模型包括电解小室模型和功率转换模型，所述步骤S20包括：

通过所述电解小室模型基于所述工况参数计算得到实际可用功率；

通过所述功率转换模型基于所述实际可用功率计算得到含氢电解液的所述第一压力和所述第一流量。

进一步地，通过所述氢能系统的仿真系统中各个模型输出各自的计算结果时，基于预设时间缩放比例和各自模型对应预设的实际处理时长，确定输出各自计算得到的结果的输出时间，以按照所述输出时间输出各自计算得到的结果。

本发明氢能系统的测试方法各实施例，均可参照本发明氢能系统的仿真系统各个实施例，此处不再赘述。

实施例五

基于上述实施例四，如图4所示，本发明实施例还提出一种氢能系统的测试设备。图4是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。

需要说明的是，本发明实施例氢能系统的测试设备可以是个人电脑、服务器等设备，在此并不做限制。所述氢能系统的测试设备中部署氢能系统的仿真系统，所述氢能系统的仿真系统包括氢能控制器模型、电解槽模型和氢气分离器模型。

如图4所示，该氢能系统的测试设备可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的设备结构并不构成对氢能系统的测试设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图4所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及氢能系统的测试程序。操作系统是管理和控制设备硬件和软件资源的程序，支持氢能系统的测试程序以及其它软件或程序的运行。在图4所示的设备中，用户接口1003主要用于与客户端进行数据通信；网络接口1004主要用于与服务器建立通信连接；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的氢能系统的测试程序，并执行以下操作：

通过所述氢能控制器模型将基于工况参数设置操作设置的工况参数输出给所述电解槽模型；

通过所述电解槽模型基于所述工况参数计算得到含氢电解液的第一压力和第一流量；

通过所述氢气分离器模型基于所述第一压力和所述第一流量计算得到制氢结果数据。

此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有氢能系统的测试程序，所述氢能系统的测试程序被处理器执行时实现如下所述的氢能系统的仿真系统的步骤。

本发明氢能系统的测试设备和计算机可读存储介质各实施例，均可参照本发明氢能系统的仿真系统各个实施例，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种氢能系统的仿真系统，其特征在于，所述氢能系统的仿真系统包括氢能控制器模型、电解槽模型和氢气分离器模型：

所述氢能控制器模型用于将基于工况参数设置操作设置的工况参数输出给所述电解槽模型；

所述电解槽模型用于基于所述工况参数计算得到含氢电解液的第一压力和第一流量；

所述氢气分离器模型用于基于所述第一压力和所述第一流量计算得到制氢结果数据。

2.如权利要求1所述的氢能系统的仿真系统，其特征在于，所述氢能系统的仿真系统还包括氧气分离器模型；

所述电解槽模型还用于基于所述工况参数计算得到含氧电解液的第二压力和第二流量；

所述氧气分离器模型用于基于所述第二压力和所述第二流量计算得到制氧结果数据。

3.如权利要求1所述的氢能系统的仿真系统，其特征在于，所述氢能系统的仿真系统还包括液位调节阀模型和PID模型；

所述氢气分离器模型还用于基于所述第一压力和所述第一流量计算氢气分离器液位，并将所述氢气分离器液位输出给所述液位调节阀模型和所述氢能控制器模型；

所述氢能控制器模型还用于当基于所述氢气分离器液位确定需要进行液位调节时，向所述液位调节阀模型输出液位控制信号；

所述液位调节阀模型用于在接收到所述液位控制信号时，基于所述氢气分离器液位和所述PID模型中设置的PID液位控制参数计算得到液位调节阀开度，并基于所述液位调节阀开度计算得到待回流电解液体积，将所述待回流电解液体积输出给所述氢气分离器模型；

所述氢气分离器模型还用于基于所述待回流电解液体积更新所述氢气分离器液位。

4.如权利要求3所述的氢能系统的仿真系统，其特征在于，所述氢能系统的仿真系统还包括压力调节阀模型；

所述氢气分离器模型还用于将所述第一压力输出给所述压力调节阀模型和所述氢能控制器模型；

所述氢能控制器模型还用于当基于所述第一压力确定需要进行压力调节时，向所述压力调节阀模型输出压力控制信号；

所述压力调节阀模型用于在接收到所述压力控制信号时，基于所述第一压力和所述PID模型中设置的PID压力控制参数计算得到压力调节阀开度，并基于所述压力调节阀开度计算下一时刻所述氢气分离器模型中的压力以更新所述第一压力。

5.如权利要求4所述的氢能系统的仿真系统，其特征在于，所述氢能系统的仿真系统还包括温度调节阀模型；

所述电解槽模型还用于基于所述工况参数计算得到含氢电解液的第一温度，并将所述第一温度输出给所述温度调节阀模型和所述氢能控制器模型；

所述氢能控制器模型还用于当基于所述第一温度确定需要进行温度调节时，向所述温度调节阀模型输出温度控制信号；

所述温度调节阀模型用于在接收到所述温度控制信号时，基于所述第一温度和所述PID模型中设置的PID温度控制参数计算得到温度调节阀开度，并基于所述温度调节阀开度计算下一时刻所述氢气分离器模型中的温度以更新所述第一温度。

6.如权利要求5所述的氢能系统的仿真系统，其特征在于，所述氢能控制器模型还用于当确定所述氢气分离器液位发生异常时，向所述PID模型输出液位控制参数调整指令；和/或，所述氢能控制器模型还用于当确定所述第一压力发生异常时，向所述PID模型输出压力控制参数调整指令；和/或，所述氢能控制器模型还用于当确定所述第一温度发生异常时，向所述PID模型输出温度控制参数调整指令；

所述PID模型还用于基于所述液位控制参数调整指令调整所述PID模型中的PID液位控制参数；和/或，所述PID模型还用于基于所述压力控制参数调整指令调整所述PID模型中的PID压力控制参数；和/或，所述PID模型还用于基于所述温度控制参数调整指令调整所述PID模型中的PID温度控制参数。

7.如权利要求3所述的氢能系统的仿真系统，其特征在于，所述氢能系统的仿真系统还包括液位模型，所述液位模型中预设初始电解液体积；

所述液位调节阀模型还用于将所述待回流电解液体积输出给所述液位模型；

所述液位模型用于基于所述氢能系统的仿真系统当前的制氢时长、所述预设初始电解液体积和所述待回流电解液体积计算所述液位模型中的实际电解液体积，输出所述实际电解液体积。

8.如权利要求7所述的氢能系统的仿真系统，其特征在于，所述液位模型还用于基于所述氢能系统的仿真系统当前的制氢时长计算制氢消耗的原料水体积并输出。

9.如权利要求1所述的氢能系统的仿真系统，其特征在于，所述电解槽模型包括电解小室模型和功率转换模型；

所述电解小室模型用于基于所述工况参数计算得到实际可用功率；

所述功率转换模型用于基于所述实际可用功率计算得到含氢电解液的所述第一压力和所述第一流量。

10.如权利要求1至9任一项所述的氢能系统的仿真系统，其特征在于，所述氢能系统的仿真系统中的各个模型还用于基于预设时间缩放比例和各自模型对应预设的实际处理时长，确定输出各自计算得到的结果的输出时间，以按照所述输出时间输出各自计算得到的结果。

11.一种氢能系统的测试方法，其特征在于，所述氢能系统的测试方法应用于氢能系统的仿真系统，所述氢能系统的仿真系统包括氢能控制器模型、电解槽模型和氢气分离器模型，所述氢能系统的测试方法包括以下步骤：

通过所述氢能控制器模型将基于工况参数设置操作设置的工况参数输出给所述电解槽模型；

通过所述电解槽模型基于所述工况参数计算得到含氢电解液的第一压力和第一流量；

通过所述氢气分离器模型基于所述第一压力和所述第一流量计算得到制氢结果数据。

12.一种氢能系统的测试设备，其特征在于，所述氢能系统的测试设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的氢能系统的测试程序，所述氢能系统的测试程序被所述处理器执行时实现如权利要求11所述的氢能系统的仿真系统的步骤。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有氢能系统的测试程序，所述氢能系统的测试程序被处理器执行时实现如权利要求11所述的氢能系统的仿真系统的步骤。

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