CN116247695A - 风光储氢系统的控制方法和控制装置 - Google Patents

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CN116247695A CN202111482904.9A CN202111482904A CN116247695A CN 116247695 A CN116247695 A CN 116247695A CN 202111482904 A CN202111482904 A CN 202111482904A CN 116247695 A CN116247695 A CN 116247695A
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Abstract

公开了一种风光储氢系统的控制方法和控制装置。所述风光储氢系统包括新能源发电设备、储能设备、制氢设备、储氢设备、用电设备和用氢设备，所述控制方法包括：获取所述用氢设备的供氢需求和所述用电设备的供电需求，并基于所述供氢需求和所述供电需求确定最终供电需求；基于所述最终供电需求，根据预设的能量管控策略，对所述新能源发电设备、所述储能设备、所述制氢设备以及所述储氢设备进行能量管控，其中，所述新能源发电设备包括风力发电设备和光伏发电设备中的至少一种。

Description

风光储氢系统的控制方法和控制装置
技术领域
本公开总体说来涉及新能源发电技术领域，更具体地讲，涉及风光储氢系统的控制方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
新能源发电与氢能的耦合利用是实现碳减排、新能源消纳的重要途径。氢储能技术可有效平抑可再生能源波动、提高消纳水平，推进用能终端深度碳减排。在当前的研究中，氢储能技术的长时间尺度多能流的耦合机理尚不明确，氢能利用效率和动态特性瓶颈仍未突破，基于氢储能系统的源-荷多时序协同调度尚未完善，严重制约了系统的安全、稳定、经济运行，迫切需要开展面向区域综合能源系统应用的氢储能技术研究。
目前，在新能源与氢的结合模式方面，多是将新能源与氢看做两个独立场景进行考虑，对于风电和光伏出力多从电量角度出发，或以弃风、弃光电量来作为氢应用的背景，这种场景在当前的技术背景下存在一定可行性，但是在未来的新型电力系统背景下，风光发电成为主力电源后，仍采用单一控制模式容易出现风光大幅波动对制氢系统的安全和经济性造成影响。需要结合未来场景下，对风光储氢一体化系统进行综合分析，提供适用于多场景的风光储氢一体化系统协调调控模式。
发明内容
本公开的实施例提供一种风光储氢系统的控制方法和控制装置，能够解决不确定性下电-氢耦合和协调控制的复杂技术问题。
在一个总的方面，提供一种风光储氢系统的控制方法，所述风光储氢系统包括新能源发电设备、储能设备、制氢设备、储氢设备、用电设备和用氢设备，所述控制方法包括：获取所述用氢设备的供氢需求和所述用电设备的供电需求，并基于所述供氢需求和所述供电需求确定最终供电需求；基于所述最终供电需求，根据预设的能量管控策略，对所述新能源发电设备、所述储能设备、所述制氢设备以及所述储氢设备进行能量管控，其中，所述新能源发电设备包括风力发电设备和光伏发电设备中的至少一种。
可选地，确定最终供电需求的步骤包括：确定所述储氢设备的储氢量；根据所述储氢量、所述供氢需求和所述供电需求来确定所述最终供电需求。
可选地，确定所述最终供电需求的步骤还包括：响应于所述储氢量大于或等于所述供氢需求，将所述供电需求确定为所述最终供电需求；响应于所述储氢量小于所述供氢需求，基于所述储氢量与所述供氢需求之间的差确定制氢供电需求，并且将所述制氢供电需求与所述供电需求之和确定为所述最终供电需求。
可选地，对所述新能源发电设备、所述储能设备、所述制氢设备以及所述储氢设备进行能量管控的步骤包括：确定所述新能源发电设备的发电量；响应于所述发电量大于所述最终供电需求，对所述新能源发电设备、所述储能设备、所述制氢设备以及所述储氢设备进行第一能量管控；响应于所述发电量大于所述最终供电需求，对所述新能源发电设备、所述储能设备、所述制氢设备以及所述储氢设备进行第二能量管控；响应于所述发电量等于所述最终供电需求，控制所述新能源发电设备向所述用电设备以及所述制氢设备供电。
可选地，进行第一能量管控的步骤包括：控制所述新能源发电设备向所述用电设备以及所述制氢设备供电；确定所述新能源发电设备的额外发电量，其中，所述额外发电量等于所述发电量与所述最终供电需求之间的差；控制所述新能源发电设备将所述额外发电量供应给外部电网，或者控制所述新能源发电设备将所述额外发电量供应给所述储能设备、所述制氢设备和所述储氢设备。
可选地，控制所述新能源发电设备将所述额外发电量用于所述储能设备和所述储氢设备的步骤包括：确定所述额外发电量是否大于所述储能设备的剩余存储容量；响应于所述额外发电量小于或等于所述剩余存储容量，控制所述新能源发电设备将所述额外发电量供应给所述储能设备；响应于所述额外发电量大于所述剩余存储容量，控制所述新能源发电设备将第一剩余发电量供应给所述储能设备，控制所述新能源发电设备将第二剩余发电量供应给所述制氢设备，并且控制所述制氢设备将与所述第二剩余发电量对应的制氢量供应给所述储氢设备，其中，所述第一剩余发电量等于所述储能设备的剩余存储容量，所述第二剩余发电量等于所述额外发电量与所述储能设备的剩余存储容量之间的差。
可选地，进行第二能量管控的步骤包括：控制所述新能源发电设备将所述发电量供应给所述用电设备以及所述制氢设备；确定所述发电量与所述最终供电需求之间的差作为额外供电需求；基于所述额外供电需求，控制所述储能设备向所述用电设备以及所述制氢设备供电，和/或将从外部电网获取的能量供应给所述用电设备以及所述制氢设备。
可选地，控制所述储能设备向所述用电设备以及所述制氢设备供电，和/或将从外部电网获得的能量供应给所述用电设备以及所述制氢设备的步骤包括：响应于所述额外供电需求小于或等于所述储能设备已存储的能量，控制所述储能设备将与所述额外供电需求相等的能量供应给所述用电设备以及所述制氢设备；响应于所述额外供电需求大于所述储能设备已存储的能量，控制所述储能设备将已存储的能量供应给所述用电设备以及所述制氢设备，从外部电网获取与所述额外供电需和已存储的能量之间的差相应的能量，并将获取的能量供应给所述用电设备以及所述制氢设备；或者，响应于所述额外供电需求大于所述储能设备已存储的能量，直接从外部电网获取与所述额外供电需相应的能量，并将获取的能量供应给所述用电设备以及所述制氢设备。
可选地，所述控制方法还包括：实时获取新能源上网价格、电网购电价格、新能源售电价格、新能源市场化价格以及售氢价格；监测所述新能源发电设备的最大发电量和制氢设备的最大制氢量；确定所述用氢设备的用氢负荷最低保证值和所述用电设备的用电负荷最低保证值；基于新能源上网价格、电网购电价格、新能源售电价格、新能源市场化价格以及售氢价格，根据最大发电量、最大制氢量、用电负荷最低保证值、用氢负荷最低保证值，确定所述供氢需求和所述供电需求。
可选地，确定所述供氢需求和所述供电需求的步骤包括：响应于电网购电价格低于售氢价格，将所述供氢需求确定为制氢设备的最大制氢量，并将所述供电需求确定为用电负荷最低保证值与新能源发电设备的最大发电量之间的值；响应于新能源售电价格低于售氢价格且售氢价格低于电网购电价格，或者响应于售氢价格高于新能源上网价格与新能源市场化价格二者中的最大值且售氢价格低于新能源售电价格，或者响应于售氢价格高于新能源上网价格与新能源市场化价格二者中的最小值且售氢价格低于新能源上网价格与新能源市场化价格二者中的最大值，将所述供氢需求确定为用氢负荷最低保证值与制氢设备的最大制氢量之间的值，并将所述供电需求确定为用电负荷最低保证值与新能源发电设备的最大发电量之间的值；响应于售氢价格低于新能源上网价格与新能源市场化价格二者中的最小值，将所述供氢需求确定为用氢负荷最低保证值，并将所述供电需求确定为用电负荷最低保证值与新能源发电设备的最大发电量之间的值。
在另一总的方面，提供一种风光储氢系统的控制装置，所述风光储氢系统包括新能源发电设备、储能设备、制氢设备、储氢设备、用电设备和用氢设备，所述控制装置包括：需求确定单元，被配置为：获取所述用氢设备的供氢需求和所述用电设备的供电需求，并基于所述供氢需求和所述供电需求确定最终供电需求；能量管控单元，被配置为：基于所述最终供电需求，根据预设的能量管控策略，对所述新能源发电设备、所述储能设备、所述制氢设备以及所述储氢设备进行能量管控，其中，所述新能源发电设备包括风力发电设备和光伏发电设备中的至少一种。
在另一总的方面，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的风光储氢系统的控制方法。
在另一总的方面，提供一种控制器，所述控制器包括：处理器；和存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的风光储氢系统的控制方法。
根据本公开的实施例的风光储氢系统的控制方法和控制装置，能够应对多类型风光储氢应用场景，通过经济性和技术可行性的综合考虑，实现风光储氢协同控制，提高风光储氢系统中能量传输和使用的效率及可靠性。
附图说明
通过下面结合示出实施例的附图进行的描述，本公开的实施例的上述和其它目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出根据本公开的实施例的风光储氢系统的控制方法的流程图；
图2示出对风光储氢系统中的新能源发电设备、储能设备、制氢设备以及储氢设备进行能量管控的方法的流程图；
图3是根据本公开的实施例的确定用氢设备的供氢需求和用电设备的供电需求的方法的流程图；
图4是根据本公开的实施例的风光储氢系统的控制装置的框图；
图5是示出根据本公开的实施例的控制器的框图。
具体实施方式
提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是清楚的。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于在此阐述的那些顺序，而是除了必须以特定的顺序发生的操作之外，可如在理解本申请的公开之后将是清楚的那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，本领域已知的特征的描述可被省略。
在此描述的特征可以以不同的形式来实现，而不应被解释为限于在此描述的示例。相反，已提供在此描述的示例，以仅示出实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式，所述许多可行方式在理解本申请的公开之后将是清楚的。
如在此使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的任何一个以及任何两个或更多个的任何组合。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不应被这些术语所限制。相反，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分进行区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
在说明书中，当元件(诸如，层、区域或基底)被描述为“在”另一元件上、“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件上、直接“连接到”或“结合到”另一元件，或者可存在介于其间的一个或多个其它元件。相反，当元件被描述为“直接在”另一元件上、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于其间的其它元件。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并不将用于限制公开。除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”说明存在叙述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
除非另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与由本公开所属领域的普通技术人员在理解本公开之后通常理解的含义相同的含义。除非在此明确地如此定义，否则术语(诸如，在通用词典中定义的术语)应被解释为具有与它们在相关领域的上下文和本公开中的含义一致的含义，并且不应被理想化或过于形式化地解释。
此外，在示例的描述中，当认为公知的相关结构或功能的详细描述将引起对本公开的模糊解释时，将省略这样的详细描述。
根据本公开的实施例，提供一种风光储氢系统的控制方法和控制设备。所述风光储氢系统的控制方法可由风光储氢系统的主控设备或其他控制设备执行，也可以由专用控制设备执行。所述风光储氢系统的控制设备可以实现为风光储氢系统的主控设备或其他控制设备，也可实现为专用控制设备。风光储氢系统可包括新能源发电设备、储能设备、制氢设备、储氢设备、用电设备和用氢设备。这里，新能源发电设备包括风力发电设备和光伏发电设备中的至少一种，但不限于此。例如，根据风光储氢系统所处位置的不同，新能源发电设备还可以包括其他类型的发电设备。
风光储氢系统的控制设备可监测风光储氢系统中的各个设备，确定风力发电设备和/或光伏发电设备的出力状态、储能设备的SOC状态、制氢设备的运行状态、储氢设备的储氢量、用电设备和用氢设备的需求，并且可以获取各个设备的初始运行状态。例如，风光储氢系统的控制设备可监测风光储氢系统中的电压信号、电流信号、功率信号、压力信号、流量信号、氢气和氧气液压信号、储能设备实时容量、储氢设备实时容量。
风光储氢系统的控制设备可设定风力发电设备和/或光伏发电设备、储能设备、制氢设备和储氢设备的运行上下限范围，以便确保调节范围不超限。例如，风力发电设备和光伏发电设备的运行上限范围为其最大功率点跟踪确定的输出容量，储能设备的运行上下限范围为SOC范围，对于磷酸铁锂储能系统，运行上下限范围设置为0-90％，制氢设备的运行上下限范围对于碱水制氢方式而言为20％-105％，对于质子交换膜方式而言为5％-150％，储氢设备的运行上下限范围为0％-95％。
此外，风光储氢系统的控制设备可实时获取新能源上网价格PGU、电网购电价格PGD、新能源售电价格PGSD、新能源市场化价格PMU以及售氢价格PHD，并且风光储氢系统的控制设备可预测用电负荷和用氢负荷以及风力发电设备和/或光伏发电设备的发电量。
图1是示出根据本公开的实施例的风光储氢系统的控制方法的流程图。
在步骤S101中，可获取用氢设备的供氢需求SHG和用电设备的供电需求SPG，并基于供氢需求SHG和供电需求SPG确定最终供电需求。用氢设备的供氢需求SHG和用电设备的供电需求SPG可以使用现有技术的各种方法确定，也可以根据新能源发电与制氢的经济因素，结合新能源发电设备、储能设备、制氢设备、储氢设备的出力、用电负荷最低保证值以及用氢负荷最低保证值来确定。稍后，将对此进行详细描述。
具体地讲，可首先确定储氢设备的储氢量PHE1，然后根据储氢量PHE1、供氢需求SHG和供电需求SPG来确定最终供电需求。进一步讲，如果储氢量PHE1大于或等于供氢需求SHG，则可将供电需求SPG确定为最终供电需求SPG2。如果储氢量PHE1小于供氢需求SHG，则可基于储氢量PHE1与所氢需求SHG之间的差确定制氢供电需求SPG1，并且将制氢供电需求SPG1与供电需求SPG之和确定为最终供电需求SPG2。
接下来，在步骤S102中，可基于最终供电需求SPG2，根据预设的能量管控策略，对新能源发电设备、储能设备、制氢设备以及储氢设备进行能量管控。
图2示出对风光储氢系统中的新能源发电设备、储能设备、制氢设备以及储氢设备进行能量管控的方法的流程图。
参照图2，在步骤S201中，可确定新能源发电设备的发电量，例如，风力发电设备的发电量与光伏发电设备的发电量之和。在步骤S202中，可将新能源发电设备的发电量与最终供电需求SPG2进行比较。如果发电量大于最终供电需求SPG2，则在步骤S203中，可对新能源发电设备、储能设备、制氢设备以及储氢设备进行第一能量管控。如果发电量小于最终供电需求SPG2，则在步骤S204中，可对新能源发电设备、储能设备、制氢设备以及储氢设备进行第二能量管控。如果发电量等于最终供电需求SPG2，则在步骤S205中，可控制新能源发电设备向用电设备以及制氢设备供电。
以下对第一能量管控和第二能量管控进行详细描述。
在第一能量管控中，可首先制新能源发电设备向用电设备以及制氢设备供电。这里，供电量就是最终供电需求SPG2。然后，可确定新能源发电设备的额外发电量，额外发电量等于新能源发电设备的发电量与最终供电需求SPG2之间的差。接下来，可控制新能源发电设备将额外发电量供应给外部电网，或者控制新能源发电设备将额外发电量供应给储能设备、制氢设备和储氢设备。
具体地讲，当新能源发电设备具有额外发电量时，可首先判断新能源上网价格PGU与新能源市场化价格PMU之间的关系。如果新能源上网价格PGU高于新能源市场化价格PMU，则可控制新能源发电设备将额外发电量供应给外部电网。然而，如果新能源上网价格PGU低于或等于新能源市场化价格PMU，则可判断储能设备的剩余存储容量。如果储能设备的剩余存储容量大于或等于额外发电量，则可控制新能源发电设备将额外发电量供应给储能设备、制氢设备和储氢设备。此时，可确定额外发电量是否大于储能设备的剩余存储容量。如果额外发电量小于或等于剩余存储容量，则可控制新能源发电设备将额外发电量供应给储能设备。如果额外发电量大于剩余存储容量，则可控制新能源发电设备将第一剩余发电量供应给储能设备，控制新能源发电设备将第二剩余发电量供应给制氢设备，并且控制制氢设备将与第二剩余发电量对应的制氢量供应给储氢设备。这里，第一剩余发电量等于储能设备的剩余存储容量，第二剩余发电量等于额外发电量与储能设备的剩余存储容量之间的差。
可选择地，在第二能量管控中，可首先控制新能源发电设备将发电量供应给用电设备以及制氢设备。然后，可确定发电量与最终供电需求SPG2之间的差作为额外供电需求。最后，可基于额外供电需求，控制储能设备向用电设备以及制氢设备供电，和/或将从外部电网获取的能量供应给用电设备以及制氢设备。
具体地讲，如果额外供电需求小于或等于储能设备已存储的能量，则可控制储能设备将与额外供电需求相等的能量供应给用电设备以及制氢设备。如果额外供电需求大于储能设备已存储的能量，则可控制储能设备将已存储的能量供应给用电设备以及制氢设备，从外部电网获取与额外供电需和已存储的能量之间的差相应的能量，并将获取的能量供应给用电设备以及制氢设备。可选择地，如果额外供电需求大于储能设备已存储的能量，则可直接从外部电网获取与额外供电需相应的能量，并将获取的能量供应给用电设备以及制氢设备。这里，可基于储能成本(即，储能设备存储能量时的成本，取决于当时的购电价格)和购电成本(即，当前购电价格)，来确定是直接从外部电网获取与额外供电需相应的能量，还是先从储能设备获取一部分能量，再从外部电网获取另一部分能量。例如，如果储能成本低于购电成本，则可先从储能设备获取一部分能量，再从外部电网获取另一部分能量，如果储能成本高于或等于购电成本，则可直接从外部电网获取与额外供电需相应的能量。
下面具体描述确定用氢设备的供氢需求SHG和用电设备的供电需求SPG的方法。
图3是根据本公开的实施例的确定用氢设备的供氢需求和用电设备的供电需求的方法的流程图。
参照图3，在步骤S301中，可实时获取新能源上网价格PGU、电网购电价格PGD、新能源售电价格PGSD、新能源市场化价格PMU以及售氢价格PHD。在步骤S302中，可监测新能源发电设备的最大发电量SPD和制氢设备的最大制氢量SHD。在步骤S303中，可确定用氢设备的用氢负荷最低保证值SHL和用电设备的用电负荷最低保证值SPL。最后，在步骤S304中，可基于新能源上网价格PGU、电网购电价格PGD、新能源售电价格PGSD、新能源市场化价格PMU以及售氢价格PHD，根据最大发电量SPD、最大制氢量SHD、用电负荷最低保证值SPL、用氢负荷最低保证值SHL，确定供氢需求SHG和供电需求SPG。
具体地讲，当电网购电价格PGD低于售氢价格PHD时，可将供氢需求SHG确定为制氢设备的最大制氢量SHD，并将供电需求SPG确定为用电负荷最低保证值SPL与新能源发电设备的最大发电量SPD之间的值。在这种情况下，售氢是最优模式，因此，风光储氢系统的能量供给模式可以为优先满足售氢，同时，考虑到售氢价格高于电网购电价格，在供氢时以满足氢能需求为前提，在风光储氢系统无法供给足够电能时，以网购电制氢，满足供氢需求。
当新能源售电价格PGSD低于售氢价格PHD且售氢价格PHD低于电网购电价格PGD时，或者当售氢价格PHD高于新能源上网价格PGU与新能源市场化价格PMU二者中的最大值且售氢价格PHD低于新能源售电价格PGSD时，或者售氢价格PHD高于新能源上网价格PGU与新能源市场化价格PMU二者中的最小值且售氢价格PHD低于新能源上网价格PGU与新能源市场化价格PMU二者中的最大值时，可将供氢需求SHG确定为用氢负荷最低保证值SHL与制氢设备的最大制氢量SHD之间的值，并将供电需求SPG确定为用电负荷最低保证值SPL与新能源发电设备的最大发电量SPD之间的值。在新能源售电价格PGSD低于售氢价格PHD且售氢价格PHD低于电网购电价格PGD的情况下，售氢比售电合适，但不适合利用网购电进行制氢，此时考虑风光储氢系统优先满足供氢需求，剩余部分满足供电需求。在售氢价格PHD高于新能源上网价格PGU与新能源市场化价格PMU二者中的最大值且售氢价格PHD低于新能源售电价格PGSD的情况下，售电比售氢合适，但新能源上网价格/新能源市场化价格低于售氢价格，此时考虑风光储氢系统优先满足用电需求，剩余部分满足用氢需求，多余部分上网。在售氢价格PHD高于新能源上网价格PGU与新能源市场化价格PMU二者中的最小值且售氢价格PHD低于新能源上网价格PGU与新能源市场化价格PMU二者中的最大值的情况下，售氢价格比新能源上网价格/新能源市场化价格低，因此风光储氢系统应尽可能多发电，并且可部分用于制氢。
当售氢价格PHD低于新能源上网价格PGU与新能源市场化价格PMU二者中的最小值时，可将供氢需求SHG确定为用氢负荷最低保证值SHL，并将供电需求SPG确定为用电负荷最低保证值SPL与新能源发电设备的最大发电量SPD之间的值。在这种情况下，售氢优势最差，因此风光储氢系统应尽可能发电，尽可能少供氢。
根据本公开的实施例的风光储氢系统的控制方法，可首先将新能源发电设备的最大发电量SPD和制氢设备的最大制氢量SHD作为初始上限，将用氢设备的用氢负荷最低保证值SHL和用电设备的用电负荷最低保证值SPL作为初始下限，通过分析新能源上网价格PGU、电网购电价格PGD、新能源售电价格PGSD、新能源市场化价格PMU以及售氢价格PHD，确定供氢需求和供电需求。根据本公开的实施例，售氢价格PHD可按照5度电生产1立方氢气的电氢转换比例，折算成为相应的售电价格。在保证供电需求和供氢需求情况下，优先使用新能源发电设备和储氢设备，利用储能设备和制氢设备作为补充，并结合电网供电。以风力发电机设备和/或光伏发电设备、储能设备、制氢设备、储氢设备的监测值为初始计算量，通过确定新能源发电设备的发电量、储能设备的存储量、储氢设备的存储量和制氢设备的制氢量以及供氢需求和供电需求，调整风力发电机设备和/或光伏发电设备、储能设备、制氢设备、储氢设备的处理，优化风光储氢系统中的能量传输。
根据本公开的实施例的风光储氢系统的控制方法，能够应对多类型风光储氢应用场景，通过经济性和技术可行性的综合考虑，实现风光储氢协同控制，提高风光储氢系统中能量传输和使用的效率及可靠性。同时，根据本公开的实施例的风光储氢系统的控制方法，能够避免新能源发电设备与制氢设备在运行期间出现大幅波动，提高新能源发电设备与制氢设备的安全性与经济性。
图4是根据本公开的实施例的风光储氢系统的控制装置的框图。
参照图4，根据本公开的实施例的风光储氢系统的控制装置400包括需求确定单元410和能量管控单元420。需求确定单元410可获取用氢设备的供氢需求SHG和用电设备的供电需求SPG，并基于供氢需求SHG和供电需求SPG确定最终供电需求。能量管控单元420可基于最终供电需求SPG2，根据预设的能量管控策略，对新能源发电设备、储能设备、制氢设备以及储氢设备进行能量管控。
具体地讲，需求确定单元410可首先确定储氢设备的储氢量PHE1，然后根据储氢量PHE1、供氢需求SHG和供电需求SPG来确定最终供电需求。进一步讲，如果储氢量PHE1大于或等于供氢需求SHG，则需求确定单元410可将供电需求SPG确定为最终供电需求SPG2。如果储氢量PHE1小于供氢需求SHG，则需求确定单元410可基于储氢量PHE1与所氢需求SHG之间的差确定制氢供电需求SPG1，并且将制氢供电需求SPG1与供电需求SPG之和确定为最终供电需求SPG2。
另一方面，能量管控单元420可确定新能源发电设备的发电量。响应于发电量大于最终供电需求SPG2，能量管控单元420可对新能源发电设备、储能设备、制氢设备以及储氢设备进行第一能量管控。响应于发电量小于最终供电需求SPG2，能量管控单元420可对新能源发电设备、储能设备、制氢设备以及储氢设备进行第二能量管控。响应于发电量等于最终供电需求SPG2，能量管控单元420可控制新能源发电设备向用电设备以及制氢设备供电。
能量管控单元420可如下进行第一能量管控。能量管控单元420可首先制新能源发电设备向用电设备以及制氢设备供电。然后，能量管控单元420可确定新能源发电设备的额外发电量，额外发电量等于新能源发电设备的发电量与最终供电需求SPG2之间的差。接下来，能量管控单元420可控制新能源发电设备将额外发电量供应给外部电网，或者控制新能源发电设备将额外发电量供应给储能设备、制氢设备和储氢设备。
具体地讲，能量管控单元420可确定额外发电量是否大于储能设备的剩余存储容量。响应于额外发电量小于或等于剩余存储容量，能量管控单元420可控制新能源发电设备将额外发电量供应给储能设备。响应于额外发电量大于剩余存储容量，能量管控单元420可控制新能源发电设备将第一剩余发电量供应给储能设备，控制新能源发电设备将第二剩余发电量供应给制氢设备，并且控制制氢设备将与第二剩余发电量对应的制氢量供应给储氢设备。这里，第一剩余发电量等于储能设备的剩余存储容量，第二剩余发电量等于额外发电量与储能设备的剩余存储容量之间的差。
可选择地，能量管控单元420可如下进行第二能量管控。能量管控单元420可首先控制新能源发电设备将发电量供应给用电设备以及制氢设备。然后，能量管控单元420可确定发电量与最终供电需求SPG2之间的差作为额外供电需求。最后，能量管控单元420可基于额外供电需求，控制储能设备向用电设备以及制氢设备供电，和/或将从外部电网获取的能量供应给用电设备以及制氢设备。
具体地讲，响应于额外供电需求小于或等于储能设备已存储的能量，能量管控单元420可控制储能设备将与额外供电需求相等的能量供应给用电设备以及制氢设备。响应于额外供电需求大于储能设备已存储的能量，能量管控单元420可控制储能设备将已存储的能量供应给用电设备以及制氢设备，从外部电网获取与额外供电需和已存储的能量之间的差相应的能量，并将获取的能量供应给用电设备以及制氢设备。
根据本公开的实施例，控制装置400还可包括供氢需求与供电需求确定单元(未示出)。供氢需求与供电需求确定单元可实时获取新能源上网价格、电网购电价格、新能源售电价格、新能源市场化价格以及售氢价格，监测新能源发电设备的最大发电量和制氢设备的最大制氢量，确定用氢设备的用氢负荷最低保证值和用电设备的用电负荷最低保证值，并基于新能源上网价格、电网购电价格、新能源售电价格、新能源市场化价格以及售氢价格，根据最大发电量、最大制氢量、用电负荷最低保证值、用氢负荷最低保证值，确定供氢需求和供电需求。
进一步讲，响应于电网购电价格低于售氢价格，供氢需求与供电需求确定单元可将供氢需求确定为制氢设备的最大制氢量，并将供电需求确定为用电负荷最低保证值与新能源发电设备的最大发电量之间的值。响应于新能源售电价格低于售氢价格且售氢价格低于电网购电价格，或者响应于售氢价格高于新能源上网价格与新能源市场化价格二者中的最大值且售氢价格低于新能源售电价格，或者响应于售氢价格高于新能源上网价格与新能源市场化价格二者中的最小值且售氢价格低于新能源上网价格与新能源市场化价格二者中的最大值，供氢需求与供电需求确定单元可将供氢需求确定为用氢负荷最低保证值与制氢设备的最大制氢量之间的值，并将供电需求确定为用电负荷最低保证值与新能源发电设备的最大发电量之间的值。响应于售氢价格低于新能源上网价格与新能源市场化价格二者中的最小值，供氢需求与供电需求确定单元可将供氢需求确定为用氢负荷最低保证值，并将供电需求确定为用电负荷最低保证值与新能源发电设备的最大发电量之间的值。
图5是示出根据本公开的实施例的控制器的框图。所述控制器可以实现为风光储氢系统的主控制器或其他控制器，也可实现为专用控制器。
参照图5，根据本公开的实施例的控制器500可包括处理器510和存储器520。处理器510可包括(但不限于)中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、微型计算机、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)、微处理器、专用集成电路(ASIC)等。存储器520存储将由处理器510执行的计算机程序。存储器520包括高速随机存取存储器和/或非易失性计算机可读存储介质。当处理器510执行存储器520中存储的计算机程序时，可实现如上所述的风光储氢系统的控制方法。
可选择地，控制器500可以以有线/无线通信方式与风光储氢系统中的各种设备进行通信，并且还可以以有线/无线通信方式与风光储氢系统外部的设备进行通信。
根据本公开的实施例的风光储氢系统的控制方法可被编写为计算机程序并被存储在计算机可读存储介质上。当所述计算机程序被处理器执行时，可实现如上所述的的风光储氢系统的控制方法。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪存、非易失性存储器、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、蓝光或光盘存储器、硬盘驱动器(HDD)、固态硬盘(SSD)、卡式存储器(诸如，多媒体卡、安全数字(SD)卡或极速数字(XD)卡)、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及任何其它装置，所述任何其它装置被配置为以非暂时性方式存储计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构并将所述计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供给处理器或计算机使得处理器或计算机能执行所述计算机程序。在一个示例中，计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构通过一个或多个处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行。
根据本公开的实施例的风光储氢系统的控制方法和控制装置，能够应对多类型风光储氢应用场景，通过经济性和技术可行性的综合考虑，实现风光储氢协同控制，提高风光储氢系统中能量传输和使用的效率及可靠性。同时，根据本公开的实施例的风光储氢系统的控制方法和控制装置，能够避免新能源发电设备与制氢设备在运行期间出现大幅波动，提高新能源发电设备与制氢设备的安全性与经济性。
虽然已表示和描述了本公开的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本公开的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (13)

1.一种风光储氢系统的控制方法，其特征在于，所述风光储氢系统包括新能源发电设备、储能设备、制氢设备、储氢设备、用电设备和用氢设备，所述控制方法包括：
获取所述用氢设备的供氢需求和所述用电设备的供电需求，并基于所述供氢需求和所述供电需求确定最终供电需求；
基于所述最终供电需求，根据预设的能量管控策略，对所述新能源发电设备、所述储能设备、所述制氢设备以及所述储氢设备进行能量管控，
其中，所述新能源发电设备包括风力发电设备和光伏发电设备中的至少一种。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，确定最终供电需求的步骤包括：
确定所述储氢设备的储氢量；
根据所述储氢量、所述供氢需求和所述供电需求来确定所述最终供电需求。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，确定所述最终供电需求的步骤还包括：
响应于所述储氢量大于或等于所述供氢需求，将所述供电需求确定为所述最终供电需求；
响应于所述储氢量小于所述供氢需求，基于所述储氢量与所述供氢需求之间的差确定制氢供电需求，并且将所述制氢供电需求与所述供电需求之和确定为所述最终供电需求。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，对所述新能源发电设备、所述储能设备、所述制氢设备以及所述储氢设备进行能量管控的步骤包括：
确定所述新能源发电设备的发电量；
响应于所述发电量大于所述最终供电需求，对所述新能源发电设备、所述储能设备、所述制氢设备以及所述储氢设备进行第一能量管控；
响应于所述发电量小于所述最终供电需求，对所述新能源发电设备、所述储能设备、所述制氢设备以及所述储氢设备进行第二能量管控；
响应于所述发电量等于所述最终供电需求，控制所述新能源发电设备向所述用电设备以及所述制氢设备供电。
5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，进行第一能量管控的步骤包括：
控制所述新能源发电设备向所述用电设备以及所述制氢设备供电；
确定所述新能源发电设备的额外发电量，其中，所述额外发电量等于所述发电量与所述最终供电需求之间的差；
控制所述新能源发电设备将所述额外发电量供应给外部电网，或者控制所述新能源发电设备将所述额外发电量供应给所述储能设备、所述制氢设备和所述储氢设备。
6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，控制所述新能源发电设备将所述额外发电量用于所述储能设备和所述储氢设备的步骤包括：
确定所述额外发电量是否大于所述储能设备的剩余存储容量；
响应于所述额外发电量小于或等于所述剩余存储容量，控制所述新能源发电设备将所述额外发电量供应给所述储能设备；
响应于所述额外发电量大于所述剩余存储容量，控制所述新能源发电设备将第一剩余发电量供应给所述储能设备，控制所述新能源发电设备将第二剩余发电量供应给所述制氢设备，并且控制所述制氢设备将与所述第二剩余发电量对应的制氢量供应给所述储氢设备，
其中，所述第一剩余发电量等于所述储能设备的剩余存储容量，所述第二剩余发电量等于所述额外发电量与所述储能设备的剩余存储容量之间的差。
7.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，进行第二能量管控的步骤包括：
控制所述新能源发电设备将所述发电量供应给所述用电设备以及所述制氢设备；
确定所述发电量与所述最终供电需求之间的差作为额外供电需求；
基于所述额外供电需求，控制所述储能设备向所述用电设备以及所述制氢设备供电，和/或将从外部电网获取的能量供应给所述用电设备以及所述制氢设备。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，控制所述储能设备向所述用电设备以及所述制氢设备供电，和/或将从外部电网获得的能量供应给所述用电设备以及所述制氢设备的步骤包括：
响应于所述额外供电需求小于或等于所述储能设备已存储的能量，控制所述储能设备将与所述额外供电需求相等的能量供应给所述用电设备以及所述制氢设备；
响应于所述额外供电需求大于所述储能设备已存储的能量，控制所述储能设备将已存储的能量供应给所述用电设备以及所述制氢设备，从外部电网获取与所述额外供电需和已存储的能量之间的差相应的能量，并将获取的能量供应给所述用电设备以及所述制氢设备；或者，响应于所述额外供电需求大于所述储能设备已存储的能量，直接从外部电网获取与所述额外供电需相应的能量，并将获取的能量供应给所述用电设备以及所述制氢设备。
9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
实时获取新能源上网价格、电网购电价格、新能源售电价格、新能源市场化价格以及售氢价格；
监测所述新能源发电设备的最大发电量和制氢设备的最大制氢量；
确定所述用氢设备的用氢负荷最低保证值和所述用电设备的用电负荷最低保证值；
基于新能源上网价格、电网购电价格、新能源售电价格、新能源市场化价格以及售氢价格，根据最大发电量、最大制氢量、用电负荷最低保证值、用氢负荷最低保证值，确定所述供氢需求和所述供电需求。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，确定所述供氢需求和所述供电需求的步骤包括：
响应于电网购电价格低于售氢价格，将所述供氢需求确定为制氢设备的最大制氢量，并将所述供电需求确定为用电负荷最低保证值与新能源发电设备的最大发电量之间的值；
响应于新能源售电价格低于售氢价格且售氢价格低于电网购电价格，或者响应于售氢价格高于新能源上网价格与新能源市场化价格二者中的最大值且售氢价格低于新能源售电价格，或者响应于售氢价格高于新能源上网价格与新能源市场化价格二者中的最小值且售氢价格低于新能源上网价格与新能源市场化价格二者中的最大值，将所述供氢需求确定为用氢负荷最低保证值与制氢设备的最大制氢量之间的值，并将所述供电需求确定为用电负荷最低保证值与新能源发电设备的最大发电量之间的值；
响应于售氢价格低于新能源上网价格与新能源市场化价格二者中的最小值，将所述供氢需求确定为用氢负荷最低保证值，并将所述供电需求确定为用电负荷最低保证值与新能源发电设备的最大发电量之间的值。
11.一种风光储氢系统的控制装置，其特征在于，所述风光储氢系统包括新能源发电设备、储能设备、制氢设备、储氢设备、用电设备和用氢设备，所述控制装置包括：
需求确定单元，被配置为：获取所述用氢设备的供氢需求和所述用电设备的供电需求，并基于所述供氢需求和所述供电需求确定最终供电需求；
能量管控单元，被配置为：基于所述最终供电需求，根据预设的能量管控策略，对所述新能源发电设备、所述储能设备、所述制氢设备以及所述储氢设备进行能量管控，
其中，所述新能源发电设备包括风力发电设备和光伏发电设备中的至少一种。
12.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至10中任意一项所述的风光储氢系统的控制方法。
13.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括：
处理器；和
存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至10中任意一项所述的风光储氢系统的控制方法。
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