CN117172515B - 一种氢源调配方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢源调配方法、系统及装置，包括：基于第一输氢源的输氢能力和第二输氢源的载氢容量，确定氢气储罐的接卸能力和所述第二输氢源的接卸数量；采用预先设置的预测氢气需求模型，基于当前氢气储罐使用参数和预设排氢时间确定预测氢气需求量；获取所述第二输氢源的均载氢量，基于所述预测氢气需求量、所述接卸能力、所述输氢能力和所述接卸数量构建的氢源调配约束条件，得到氢源调配方案库；基于所述第一输氢源的第一氢气价格和所述第二输氢源的第二氢气价格，确定所述氢源调配方案库中的最优氢源调配方案。本申请通过聚合不同制氢源和不同氢气储运方式，以及调配各种制氢源的氢气，为分散的制氢源提供了选择合适输氢方式的能力。
Description
技术领域
本申请涉及一种能源调度技术领域，尤其涉及一种氢源调配方法、系统及装置。
背景技术
目前，甲醇的主要制备方式是以煤、焦炭或天然气为原料进行制造。但随着“双碳”目标的提出，越来越多人开始重视绿色甲醇的生产。这种甲醇的制造方法是通过绿氢和二氧化碳的耦合反应来实现的，可以有效地将二氧化碳转化为甲醇，实现减少碳排放的目标，而且不会额外排放二氧化碳。绿氢是通过可再生能源电解水制氢方式获取的。
虽然绿色甲醇制备的前景看好，但一些挑战也存在。首先，由于绿氢生产成本较高，绿色甲醇市场竞争力相对较弱；其次，可再生能源的波动性和随机性较强，绿氢无法稳定供应，因此绿色甲醇生产规模化仍面临限制。为了解决这一问题，市场上采取了多种措施，包括等待政府出台扶持政策、依托设备厂商技术升级来降低设备建造投资，并在可再生能源电站附近就地制氢和甲醇以降低运输成本，但这些措施无法高效地聚合不同制氢源和不同氢气储运方式，以及调配各种制氢源的氢气，实现绿色甲醇生产规模效应。
发明内容
本申请的目的在于提供一种氢源调配方法、系统及装置，以至少解决相关技术中无法高效地聚合不同制氢源和不同氢气储运方式，以及调配各种制氢源的氢气，实现绿色甲醇生产规模效应的问题。
本申请第一方面提供一种氢源调配方法，所述方法包括：
基于第一输氢源的输氢能力和第二输氢源的载氢容量，确定氢气储罐的接卸能力和所述第二输氢源的接卸数量；
采用预先设置的预测氢气需求模型，基于当前氢气储罐使用参数和预设排氢时间确定预测氢气需求量，其中，所述当前氢气储罐使用参数包括当前氢气储罐容量、当前氢气消耗速率和当前氢气余量；
获取所述第二输氢源的均载氢量，基于所述预测氢气需求量、所述接卸能力、所述输氢能力和所述接卸数量构建的氢源调配约束条件，得到氢源调配方案库，其中，所述氢源调配方案库由所述第一输氢源的预测输氢能力和所述第二输氢源的预测接卸数量构成的氢源调配方案得到；
基于所述第一输氢源的第一氢气价格和所述第二输氢源的第二氢气价格，确定所述氢源调配方案库中的最优氢源调配方案。
在一个实施例中，所述基于第一输氢源的输氢能力和第二输氢源的载氢容量，确定氢气储罐的接卸能力和所述第二输氢源的接卸数量，包括：
根据所述输氢能力、所述第二输氢源的卸氢接口的数量以及每个所述卸氢接口的输氢流量，确定所述氢气储罐的接卸能力；
根据所述接卸能力、所述载氢容量和所述卸氢接口的数量，确定所述第二输氢源的接卸数量。
在一个实施例中，所述预测氢气需求模型为：K=W-S+FT1，其中，K为预测氢气需求量，W为当前氢气储罐容量，S为当前氢气余量，F为当前氢气消耗速率，T1为预设排氢时间。
在一个实施例中，所述氢源调配约束条件的构建方式，包括：
根据所述第一输氢源的预测输氢能力、所述氢气储罐的氢气接卸时间、所述第二输氢源的预测接卸数量、所述均载氢量和所述预测氢气需求量，确定第一约束条件；
根据所述预测氢气需求量、所述氢气接卸时间和所述接卸能力，确定第二约束条件；
根据预测输氢能力和所述输氢能力，确定第三约束条件；
根据所述预测接卸数量和所述接卸数量，确定第四约束条件。
在一个实施例中，所述得到氢源调配方案库，包括：
根据所述氢源调配约束条件，对所述均载氢量进行迭代处理，获取由所述第一输氢源的预测输氢能力和所述第二输氢源的预测接卸数量构成的氢源调配方案；
将所有所述氢源调配方案进行组合，得到所述氢源调配方案库。
在一个实施例中，所述基于所述第一输氢源的第一氢气价格和所述第二输氢源的第二氢气价格，确定所述氢源调配方案库中的最优氢源调配方案，包括：
基于所述第一输氢源的第一氢气价格、所述第二输氢源的第二氢气价格和所述氢源调配方案，确定所述氢源调配方案相对应的采购成本；
根据所述采购成本，对所述氢源调配方案进行排序，确定所述最优氢源调配方案。
在一个实施例中，所述方法还包括：
在卸氢过程中，获取预设监测时间内所述第一输氢源的第一累计卸氢量和所述第二输氢源的第二累计卸氢量；
采用预先设置的差额调整模型，基于所述第一累计卸氢量和所述第二累计卸氢量调整所述最优氢源调配方案。
在一个实施例中，所述差额调整模型为：其中，Y为差额，T为所述氢气储罐的氢气接卸时间，Ts为预设监测时间，K1为第一累计卸氢量，/>为第二累计卸氢量，i=2,3……n的正整数，K为预测氢气需求量；
所述基于所述第一累计卸氢量和所述第二累计卸氢量调整所述最优氢源调配方案，包括：
若-20%≤Y≤+20%，则无需调整所述最优氢源调配方案；
若Y＞+20%，则降低实际输氢能力或降低实际接卸数量；
若Y＜-20%，则提高实际输氢能力或提高实际接卸数量。
本申请第二方面提供一种氢源调配系统，所述系统包括：
获取接卸能力和接卸数量模块，用于基于第一输氢源的输氢能力和第二输氢源的载氢容量，确定氢气储罐的接卸能力和所述第二输氢源的接卸数量；
获取预测氢气需求量模块，用于采用预先设置的预测氢气需求模型，基于当前氢气储罐使用参数和预设排氢时间确定预测氢气需求量，其中，所述当前氢气储罐使用参数包括当前氢气储罐容量、当前氢气消耗速率和当前氢气余量；
获取氢源调配方案库模块，用于获取所述第二输氢源的均载氢量，基于所述预测氢气需求量、所述接卸能力、所述输氢能力和所述接卸数量构建的氢源调配约束条件，得到氢源调配方案库，其中，所述氢源调配方案库由所述第一输氢源的预测输氢能力和所述第二输氢源的预测接卸数量构成的氢源调配方案得到；
确定最优氢源调配方案模块，用于基于所述第一输氢源的第一氢气价格和所述第二输氢源的第二氢气价格，确定所述氢源调配方案库中的最优氢源调配方案。
本申请第三方面提供一种氢源调配装置，所述装置包括：
第一输氢源，用于管道输送氢源；
第二输氢源，用于至少包括一种车型输送氢源；
氢气储罐，用于汇聚不同氢源氢气并进行氢源输送；
存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现上述任一项所述的氢源调配方法。
本申请实施例提供的一种氢源调配方法、系统及装置至少具有以下技术效果。
本申请通过聚合不同制氢源和不同氢气储运方式，以及调配各种制氢源的氢气，为分散的制氢源提供了选择合适输氢方式的能力。有助于小规模制氢源扩展其氢气应用场景，并增强周边氢气的消纳能力。同时，根据预测的氢气需求量、氢气接卸能力、输氢能力和接卸数量等因素，自动生成氢源调配方案库，并以总氢气采购成本为指标确定最优氢源调配方案，为绿色甲醇提供稳定且价格低廉的氢气。降低绿色甲醇的制备成本，并提高其在市场上的竞争力。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的氢源调配方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的确定接卸能力和接卸数量的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的氢源调配约束条件的构建方式的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的得到氢源调配方案库的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的确定最优氢源调配方案的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的确定调整最优氢源调配方案的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的一种氢源调配系统的示意图；
图8为本申请实施例提供的氢源调配系统的框图。
附图标记说明
1-电动阀一，2-电动阀二，11-第一截止阀，12-球阀，13-第一电动阀，14-第一氢气压缩机，15-第一流量计，16-支路截止阀，17-支路电动阀，21-第二截止阀，22-第二电动阀，23-卸气柱，24-第二氢气压缩机，25-第二流量计，31-第三截止阀，32-第三电动阀，33-低温泵，34-第三氢气压缩机，35-换热器，36-第三流量计，41-第四截止阀，42-第四电动阀，43-冷却器，44-第四氢气压缩机，45-第四流量计。
具体实施方式
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定持征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的”一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块（单元）的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
本申请实施例提供了一种氢源调配方法、系统及装置。
第一方面，本申请实施例提供了一种氢源调配方法，图1为本申请实施例提供的氢源调配方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101、基于第一输氢源的输氢能力和第二输氢源的载氢容量，确定氢气储罐的接卸能力和第二输氢源的接卸数量。
第一输氢源包括可再生能源电站附近的就地制氢系统，通过多条支路的输氢管道汇聚到主输氢管道，主输氢管道被用作输送氢气的通道，因此，本申请将主输氢管道作为第一输氢源。第二输氢源包括高压气态管束车、液态氢运输车、固态氢运输车等不同车型运输方式，可以将氢气输送至氢气储罐。这些不同的输氢方式为分散的制氢源提供了选择合适输氢方式的能力。通过调配各种制氢源的氢气，可以更好地利用各种氢气资源。
图2为本申请实施例提供的确定接卸能力和接卸数量的流程示意图，如图2所示，在图1所示流程的基础上，步骤S101包括以下步骤：
步骤S201、根据输氢能力、第二输氢源的卸氢接口的数量以及每个卸氢接口的输氢流量，确定氢气储罐的接卸能力。
第一输氢源的输氢能力表示为主输氢管道现有的输氢能力O，单位Nm3/h，第二输氢源的卸氢接口的数量表示为第二输氢源对应输送氢气储罐的卸接接口，以第二输氢源为高压气态管束车为例，高压气态管束车连接氢气储罐的管道对氢气储罐输送氢气时有其对应的卸氢接口，多个卸接接口可对应多辆高压气态管束车，每种车型都有对应不同数量的卸接接口。
氢气储罐的接卸能力公式为：其中，i为1,2,3,…,n的正整数，L为氢气储罐的接卸能力，单位Nm3/h；O为第一输氢源的输氢能力，单位Nm3/h；Ni为第二输氢源的卸氢接口的数量，Ri为第二输氢源对应的每个卸氢接口的输氢流量，单位Nm3/h。例如第二输氢源有三种不同的车型，分别对应N1、N2、N3个卸氢接口，对应的每个卸氢接口的输氢流量分别为R1、R2、R3。
步骤S202、根据接卸能力、载氢容量和卸氢接口的数量，确定第二输氢源的接卸数量。
确定第二输氢源的接卸数量公式为：其中，i为1,2,3,…,n的正整数，Mi为第二输氢源的接卸数量，Qi为载氢容量，单位kg；T为氢气储罐的氢气接卸时间，单位h。
继续参照图1，在步骤S101之后执行步骤S102，具体如下。
步骤S102、采用预先设置的预测氢气需求模型，基于当前氢气储罐使用参数和预设排氢时间确定预测氢气需求量，其中，当前氢气储罐使用参数包括当前氢气储罐容量、当前氢气消耗速率和当前氢气余量。
在一个实施例中，预测氢气需求模型为：K=W-S+FT1，其中，K为预测氢气需求量，单位Nm3；W为当前氢气储罐容量，单位Nm3；S为当前氢气余量，单位Nm3；F为当前氢气消耗速率，单位Nm3/h；T1为预设排氢时间，单位h。
基于预先设置的预测氢气需求模型，来预测未来一段时间内的氢气需求量。使用该模型，可以通过实时监测当前氢气储罐的使用状况和与之相关的参数，对未来一定时间内的氢气需求进行预测，并及时采取相应的措施，如调整氢气储罐的充氢、卸氢计划，或增加氢气储备等，以确保实际氢气需求量与预测值的相符合，从而提高氢气供应的可靠性和稳定性。
步骤S103、获取第二输氢源的均载氢量，基于预测氢气需求量、接卸能力、输氢能力和接卸数量构建的氢源调配约束条件，得到氢源调配方案库，其中，氢源调配方案库由第一输氢源的预测输氢能力和第二输氢源的预测接卸数量构成的氢源调配方案得到。
根据预测的氢气需求量和不同氢源的接卸能力、输氢能力等参数，通过计算和优化，可以得到最优的氢源调配方案。这样可以在满足氢气需求的同时，最大程度地利用各个氢源的接卸能力，达到资源的高效利用。由于氢气需求量和各个氢源的接卸能力可能存在波动和变化，通过构建氢源调配方案库，可以根据实际情况及时调整氢源的组合和调配策略，以适应不同时间段和不同需求量下的氢气供应需求。通过建立氢源调配方案库，可以将多个氢源进行整合和协调，在供应链中形成多样化的备选方案。降低单一氢源故障或不可预测因素对氢气供应的影响，提高氢气供应的可靠性和稳定性。通过动态调整氢源的组合和调配策略，可以实现更高效的氢气供应方式。根据实际需求和各个氢源的接卸能力，将氢气输送至氢气储罐以供应制备甲醇，从而最大限度地减少输氢过程中的能量损失和成本，并提高整个系统的效率。
图3为本申请实施例提供的氢源调配约束条件的构建方式的流程示意图，如图3所示，在图1所示流程的基础上，步骤S103中氢源调配约束条件的构建方式包括以下步骤：
步骤S301、根据第一输氢源的预测输氢能力、氢气储罐的氢气接卸时间、第二输氢源的预测接卸数量、均载氢量和预测氢气需求量，确定第一约束条件。
第一约束条件为：，其中，R为第一输氢源的预测输氢能力，单位Nm3/h；T为氢气储罐的氢气接卸时间，单位h；i为1,2,3,…,n的正整数；Ai为第二输氢源的预测接卸数量，Vi为第二输氢源的均载氢量，单位Nm3/车；K为预测氢气需求量，单位Nm3。这里的第一输氢源的预测输氢能力和第二输氢源的预测接卸数量为需要通过氢源调配约束条件计算获取的预测值，且第一输氢源的预测输氢能力对应的第二输氢源的预测接卸数量构成氢源调配方案。使得不同的氢源可以相互补充，以满足氢气需求并提高资源利用率。提高氢气供应的可靠性和稳定性，同时降低成本，并减少氢气输送过程中的能量损失。
需要说明的是，本申请实施例中Qi为额定的载氢容量，Vi为实际的均载氢量。
步骤S302、根据预测氢气需求量、氢气接卸时间和接卸能力，确定第二约束条件。
第二约束条件为：，其中，K为预测氢气需求量，单位Nm3；T为氢气储罐的氢气接卸时间，单位h；L为氢气储罐的接卸能力，单位Nm3/h；通过设置第二约束条件，可以在氢气供应过程中实现供需平衡，避免因为供需不匹配而导致的资源浪费或者供应中断的问题。这样可以提高氢气供应的稳定性和可靠性，并有效控制成本，使得氢气供应链条更加健康和可持续发展。
步骤S303、根据预测输氢能力和输氢能力，确定第三约束条件。
第三约束条件为：R≤O，其中，R为第一输氢源的预测输氢能力，单位Nm3/h；O为第一输氢源的输氢能力，单位Nm3/h。通过设置第三约束条件，可以确保预测的输氢能力不超过实际输氢能力，以提高输氢过程的可靠性和稳定性。这样可以有效控制输氢过程中的风险和不确定性，减少供应中断的可能性，以及降低运营成本。
步骤S304、根据预测接卸数量和接卸数量，确定第四约束条件。
第四约束条件为；Ai≤Mi，其中，i为1,2,3,…,n的正整数；Ai为第二输氢源的预测接卸数量，Mi为第二输氢源的接卸数量。通过设置第四约束条件，可以确保预测的接卸数量不超过实际接卸数量，以提高输氢过程的可靠性和稳定性。这样可以有效控制接卸过程中的风险和不确定性，减少供应中断的可能性，以及降低运营成本。
图4为本申请实施例提供的得到氢源调配方案库的流程示意图，如图4所示，在图1所示流程的基础上，步骤S103中得到氢源调配方案库包括以下步骤：
步骤S401、根据氢源调配约束条件，对均载氢量进行迭代处理，获取由第一输氢源的预测输氢能力和第二输氢源的预测接卸数量构成的氢源调配方案。
通过对均载氢量进行迭代处理，在满足氢源调配约束条件下可以确保第一输氢源的预测输氢能力与第二输氢源的预测接卸数量之间的匹配。这样可以提高输氢过程的稳定性，减少因为氢源调配不合理而导致的供应中断或供应不足。
步骤S402、将所有氢源调配方案进行组合，得到氢源调配方案库。
即所有氢源调配方案集中存放在氢源调配方案库中，以供后续确定最优氢源调配方案。
继续参照图1，在步骤S103之后执行步骤S104，具体如下。
步骤S104、基于第一输氢源的第一氢气价格和第二输氢源的第二氢气价格，确定氢源调配方案库中的最优氢源调配方案。
图5为本申请实施例提供的确定最优氢源调配方案的流程示意图，如图5所示，在图1所示流程的基础上，步骤S104包括以下步骤：
步骤S501、基于第一输氢源的第一氢气价格、第二输氢源的第二氢气价格和氢源调配方案，确定氢源调配方案相对应的采购成本。
确定采购成本公式为：，其中，P1为第一输氢源的第一氢气价格，单位元/Nm3；R为第一输氢源的预测输氢能力，单位Nm3/h；T为氢气储罐的氢气接卸时间，单位h；i为2,3,…,n的正整数；Pi为第二输氢源的第二氢气价格，单位元/Nm3；Ai为第二输氢源的预测接卸数量，Vi为第二输氢源的均载氢量，单位Nm3/车。通过该采购成本公式，可以综合考虑第一输氢源和其他输氢源的价格、能力以及货运量等因素，确定氢源调配方案的采购成本。这有助于优化氢源调配方案，实现成本最小化，并为决策者提供基于经济效益的参考依据。
步骤S502、根据采购成本，对氢源调配方案进行排序，确定最优氢源调配方案。
通过将各个氢源调配方案按照采购成本从低到高进行自动排序，可以找到成本最低的氢气供应方案，即最优氢源调配方案。采用自动排序方法还有助于减少人工干预和主观判断，减少错误和偏差的可能性，提高决策的准确性和可靠性。同时，这种技术也能够快速响应不同的需求和变化，根据实时的数据和情况进行调整和优化，确保氢气供应的及时性和稳定性。
图6为本申请实施例提供的确定调整最优氢源调配方案的流程示意图，如图6所示，在图1所示流程的基础上，该方法还包括以下步骤：
步骤S601、在卸氢过程中，获取预设监测时间内第一输氢源的第一累计卸氢量和第二输氢源的第二累计卸氢量。
根据最优氢源调配方案进行不同输氢源的卸氢，在卸氢过程中，通过实时监控对第一输氢源的卸氢量、到厂第二输氢源的卸氢量进行监测。并获取预设监测时间Ts内第一输氢源的第一累计卸氢量K1和第二输氢源的第二累计卸氢量，i为2,3,…,n的正整数。
步骤S602、采用预先设置的差额调整模型，基于第一累计卸氢量和第二累计卸氢量调整最优氢源调配方案。
在一个实施例中，差额调整模型为：其中，Y为差额，T为氢气储罐的氢气接卸时间，Ts为预设监测时间，K1为第一累计卸氢量，/>为第二累计卸氢量，i=2,3……n的正整数，K为预测氢气需求量；
若-20%≤Y≤+20%，则无需调整最优氢源调配方案；
若Y＞+20%，则降低实际输氢能力或降低实际接卸数量；
若Y＜-20%，则提高实际输氢能力或提高实际接卸数量。
采用差额调整模型可以实现对氢气供应的实时监测和动态调整，从而提高氢气供应的准确性和可靠性。这有助于避免在氢气供应过程中出现氢气短缺或过剩的情况，并确保氢气供应的连续性和稳定性。同时，根据不同的调整情况，还可以节约能源资源，提高氢气供应的效率。
图7为本申请实施例提供的一种氢源调配系统的示意图，如图7所示，该系统用于实现一种氢源调配方法，包括：
当就地制氢的产能无法满足绿色甲醇生产所需氢气时，可以在生产场地外侧布置大型氢气储罐，利用外购的异地氢气进行生产。该储罐的容量应能够满足甲醇合成装置24小时的氢气需求量，并且其设计压力不应低于5MPa。这样可以保障绿色甲醇工业链中，氢气供应的可靠性和连续性。具体的，第一输氢源为主输氢管道，第二输氢源分别为均配备有北斗定位装置的高压气态管束车、液态氢运输车和固态氢运输车。氢气汇流排设置有电动阀一1和电动阀二2用于将氢气汇聚到氢气储罐内。从主输氢管道到氢气汇流排依次设置有第一截止阀11、球阀12、第一电动阀13、第一氢气压缩机14、第一流量计15。主输氢管道还外接有多条支路输氢管道，每条输氢管道到第一截止阀11依次设置有支路截止阀16和支路电动阀17。高压气态管束车到氢气汇流排依次设置有第二截止阀21、第二电动阀22、卸气柱23、第二氢气压缩机24、第二流量计25。液态氢运输车到氢气汇流排依次设置有第三截止阀31、第三电动阀32、低温泵33、第三氢气压缩机34、换热器35、第三流量计36。固态氢运输车到氢气汇流排依次设置有第四截止阀41、第四电动阀42、冷却器43、第四氢气压缩机44、第四流量计45。
第一、基于主输氢管道的输氢能力O（单位Nm3/h）、高压气态管束车载氢容量Q1（单位kg）、液态氢运输车载氢容量Q2（单位kg）、固态氢运输车载氢容量Q3（单位kg）、对接高压气态管束车的卸氢接口的数量N1、对接液态氢运输车的卸氢接口的数量N2、对接固态氢运输车的卸氢接口的数量N3、对应的高压气态管束车每个卸氢接口的输氢流量为R1（单位Nm3/h）、对应的液态氢运输车每个卸氢接口的输氢流量为R2（单位Nm3/h）、对应的固态氢运输车每个卸氢接口的输氢流量为R3（单位Nm3/h）。计算氢气储罐的接卸能力：
其中，L为氢气储罐的接卸能力，单位Nm3/h。
计算高压气态管束车的接卸数量M1：。
计算液态氢运输车的接卸数量M2：。
计算固态氢运输车的接卸数量M3：。
第二、基于当前氢气储罐容量、当前氢气余量、当前氢气消耗速率和预设排氢时间确定预测氢气需求量K：K=W-S+FT1，其中，T1为预设排氢时间，单位h。
获取高压气态管束车均载氢量V1（单位Nm3/车）、液态氢运输车均载氢量V2（单位Nm3/车）、固态氢运输车均载氢量V3（单位Nm3/车），基于预测氢气需求量、接卸能力、输氢能力和接卸数量构建的氢源调配约束条件，得到氢源调配方案库。
氢源调配约束条件为：
根据氢源调配约束条件，对高压气态管束车均载氢量V1（单位Nm3/车）、液态氢运输车均载氢量V2（单位Nm3/车）、固态氢运输车均载氢量V3（单位Nm3/车）进行迭代处理，获取由主输氢管道预测输氢能力R（单位Nm3/h）、高压气态管束车预测接卸数量A1、液态氢运输车预测接卸数量A2、固态氢运输车预测接卸数量A3构成的氢源调配方案。并将所有的氢源调配方案组合存入氢源调配方案库。
第三、由主输氢管道的氢气价格P1（单位元/Nm3）、高压气态管束车的氢气价格P2（单位元/Nm3）、液态氢运输车的氢气价格P3（单位元/Nm3）、固态氢运输车的氢气价格P4（单位元/Nm3）计算不同氢源调配方案的采购成本P，。根据采购成本P，对氢源调配方案进行排序，确定最优氢源调配方案。
第四、最优氢源调配方案推送给各个供应商，根据各供应商氢气到厂时间自动控制各阀门及设备的启动，对于主输氢管道，依次开启14-第一氢气压缩机、13-第一电动阀、17-支路电动阀；对于高压气态管束车对接完成后，依次开启24-第二氢气压缩机、23-卸气柱、22-第二电动阀；对于液态氢运输车对接完成后，依次开启35-换热器、34-第三氢气压缩机、33-低温泵、32-第三电动阀；对于固态氢运输车对接完成后，依次开启44-第四氢气压缩机、43-冷却器、42-第四电动阀。
第五、在卸氢过程中，通过第一流量计15、第二流量计25、第三流量计36、第四流量计45实时监测Ts时间段内的累计值，计为主输氢管道的卸氢量K1、到厂高压气态管束车的卸氢量K2、液态氢运输车的卸氢量K3、固态氢运输车的卸氢量K4进行监测。根据预先设置的差额调整模型调整最优氢源调配方案。
差额调整模型为：
若-20%≤Y≤+20%，则无需调整最优氢源调配方案；
若Y＞+20%，则降低实际输氢能力或降低实际接卸数量；
若Y＜-20%，则提高实际输氢能力或提高实际接卸数量。
综上所述，本申请实施例提供的一种氢源调配方法，通过聚合不同制氢源和不同氢气储运方式，以及调配各种制氢源的氢气，为分散的制氢源提供了选择合适输氢方式的能力。有助于小规模制氢源扩展其氢气应用场景，并增强周边氢气的消纳能力。同时，根据预测的氢气需求量、氢气接卸能力、输氢能力和接卸数量等因素，自动生成氢源调配方案库，并以总氢气采购成本为指标确定最优氢源调配方案，为绿色甲醇提供稳定且价格低廉的氢气。降低绿色甲醇的制备成本，并提高其在市场上的竞争力。
需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
第二方面，本申请实施例提供了一种氢源调配系统，该系统用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图8为本申请实施例提供的氢源调配系统的框图，如图8所示，该系统包括：
获取接卸能力和接卸数量模块801，用于基于第一输氢源的输氢能力和第二输氢源的载氢容量，确定氢气储罐的接卸能力和第二输氢源的接卸数量。
获取预测氢气需求量模块802，用于采用预先设置的预测氢气需求模型，基于当前氢气储罐使用参数和预设排氢时间确定预测氢气需求量，其中，当前氢气储罐使用参数包括当前氢气储罐容量、当前氢气消耗速率和当前氢气余量。
获取氢源调配方案库模块803，用于获取第二输氢源的均载氢量，基于预测氢气需求量、接卸能力、输氢能力和接卸数量构建的氢源调配约束条件，得到氢源调配方案库，其中，氢源调配方案库由第一输氢源的预测输氢能力和第二输氢源的预测接卸数量构成的氢源调配方案得到。
确定最优氢源调配方案模块804，用于基于第一输氢源的第一氢气价格和第二输氢源的第二氢气价格，确定氢源调配方案库中的最优氢源调配方案。
需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
第三方面，本申请实施例提供了一种氢源调配装置，包括存储器和一个或多个处理器，存储器中存储有可执行代码，一个或多个处理器执行可执行代码时，用于实现上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，上述氢源调配装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种氢源调配方法，其特征在于，所述方法包括：
基于第一输氢源的输氢能力和第二输氢源的载氢容量，确定氢气储罐的接卸能力和所述第二输氢源的接卸数量；
采用预先设置的预测氢气需求模型，基于当前氢气储罐使用参数和预设排氢时间确定预测氢气需求量，其中，所述当前氢气储罐使用参数包括当前氢气储罐容量、当前氢气消耗速率和当前氢气余量；所述预测氢气需求模型为：K=W-S+FT1，其中，K为预测氢气需求量，W为当前氢气储罐容量，S为当前氢气余量，F为当前氢气消耗速率，T1为预设排氢时间；
获取所述第二输氢源的均载氢量，基于所述预测氢气需求量、所述接卸能力、所述输氢能力和所述接卸数量构建的氢源调配约束条件，得到氢源调配方案库，其中，所述氢源调配方案库由所述第一输氢源的预测输氢能力和所述第二输氢源的预测接卸数量构成的氢源调配方案得到；
所述氢源调配约束条件的构建方式，包括：
根据所述第一输氢源的预测输氢能力、所述氢气储罐的氢气接卸时间、所述第二输氢源的预测接卸数量、所述均载氢量和所述预测氢气需求量，确定第一约束条件，第一约束条件为：，其中，R为第一输氢源的预测输氢能力，单位Nm3/h；T为氢气储罐的氢气接卸时间，单位h；i为1,2,3,…,n的正整数；Ai为第二输氢源的预测接卸数量，Vi为第二输氢源的均载氢量，单位Nm3/车；K为预测氢气需求量，单位Nm3；
根据所述预测氢气需求量、所述氢气接卸时间和所述接卸能力，确定第二约束条件，第二约束条件为：，其中，K为预测氢气需求量，单位Nm3；T为氢气储罐的氢气接卸时间，单位h；L为氢气储罐的接卸能力，单位Nm3/h；
根据预测输氢能力和所述输氢能力，确定第三约束条件，第三约束条件为：R≤O，其中，R为第一输氢源的预测输氢能力，单位Nm3/h；O为第一输氢源的输氢能力，单位Nm3/h；
根据所述预测接卸数量和所述接卸数量，确定第四约束条件，第四约束条件为；Ai≤Mi，其中，i为1,2,3,…,n的正整数；Ai为第二输氢源的预测接卸数量，Mi为第二输氢源的接卸数量；
所述得到氢源调配方案库，包括：
根据所述氢源调配约束条件，对所述均载氢量进行迭代处理，获取由所述第一输氢源的预测输氢能力和所述第二输氢源的预测接卸数量构成的氢源调配方案；
将所有所述氢源调配方案进行组合，得到所述氢源调配方案库；
基于所述第一输氢源的第一氢气价格和所述第二输氢源的第二氢气价格，确定所述氢源调配方案库中的最优氢源调配方案；
在卸氢过程中，获取预设监测时间内所述第一输氢源的第一累计卸氢量和所述第二输氢源的第二累计卸氢量；
采用预先设置的差额调整模型，基于所述第一累计卸氢量和所述第二累计卸氢量调整所述最优氢源调配方案；
所述差额调整模型为：
其中，Y为差额，T为所述氢气储罐的氢气接卸时间，Ts为预设监测时间，K1为第一累计卸氢量，为第二累计卸氢量，i=2,3……n的正整数，K为预测氢气需求量；
所述基于所述第一累计卸氢量和所述第二累计卸氢量调整所述最优氢源调配方案，包括：
若-20%≤Y≤+20%，则无需调整所述最优氢源调配方案；
若Y＞+20%，则降低实际输氢能力或降低实际接卸数量；
若Y＜-20%，则提高实际输氢能力或提高实际接卸数量。
2.根据权利要求1所述的一种氢源调配方法，其特征在于，所述基于第一输氢源的输氢能力和第二输氢源的载氢容量，确定氢气储罐的接卸能力和所述第二输氢源的接卸数量，包括：
根据所述输氢能力、所述第二输氢源的卸氢接口的数量以及每个所述卸氢接口的输氢流量，确定所述氢气储罐的接卸能力；
根据所述接卸能力、所述载氢容量和所述卸氢接口的数量，确定所述第二输氢源的接卸数量。
3.根据权利要求1所述的一种氢源调配方法，其特征在于，所述基于所述第一输氢源的第一氢气价格和所述第二输氢源的第二氢气价格，确定所述氢源调配方案库中的最优氢源调配方案，包括：
基于所述第一输氢源的第一氢气价格、所述第二输氢源的第二氢气价格和所述氢源调配方案，确定所述氢源调配方案相对应的采购成本；
根据所述采购成本，对所述氢源调配方案进行排序，确定所述最优氢源调配方案。
4.一种用于实现权利要求1-3任一项所述的氢源调配方法的系统，其特征在于，所述系统包括：
获取接卸能力和接卸数量模块，用于基于第一输氢源的输氢能力和第二输氢源的载氢容量，确定氢气储罐的接卸能力和所述第二输氢源的接卸数量；
获取预测氢气需求量模块，用于采用预先设置的预测氢气需求模型，基于当前氢气储罐使用参数和预设排氢时间确定预测氢气需求量，其中，所述当前氢气储罐使用参数包括当前氢气储罐容量、当前氢气消耗速率和当前氢气余量；
获取氢源调配方案库模块，用于获取所述第二输氢源的均载氢量，基于所述预测氢气需求量、所述接卸能力、所述输氢能力和所述接卸数量构建的氢源调配约束条件，得到氢源调配方案库，其中，所述氢源调配方案库由所述第一输氢源的预测输氢能力和所述第二输氢源的预测接卸数量构成的氢源调配方案得到；
确定最优氢源调配方案模块，用于基于所述第一输氢源的第一氢气价格和所述第二输氢源的第二氢气价格，确定所述氢源调配方案库中的最优氢源调配方案。
5.一种氢源调配装置，其特征在于，所述装置包括：
第一输氢源，用于管道输送氢源；
第二输氢源，用于至少包括一种车型输送氢源；
氢气储罐，用于汇聚不同氢源氢气并进行氢源输送；
存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现权利要求1-3中任一项所述的氢源调配方法。
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