CN117867537A - 一种光伏制氢方法、装置及计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源技术领域，提供了一种光伏制氢方法、装置及计算机设备。其中，光伏制氢方法，包括：获取第一电压，第一电压为当前时刻光伏板的输出电压；根据第一电压和预设电压，确定目标变流器，目标变流器为二级DC/DC变换器，或，整流器；通过目标变流器，对第一电压进行调整，得到第二电压，第二电压为当前时刻用于支撑电解槽工作的电压。通过本发明，提高光伏制氢系统的容错率，稳定电解槽设备的输入电压。
Description
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种光伏制氢方法、装置及计算机设备。
背景技术
随着可再生能源的日益重要，光伏发电技术得到了广泛的应用。在光伏制氢系统中，光伏板将光能转化为直流电，然后通过变流器将直流电转换为符合电解槽工作需求的电压。然而，光伏板的输出电压受到光照、温度等因素的影响，具有较大的波动性。为了确保电解槽的正常工作，需要对光伏板的输出电压进行调整。
现有技术中，光伏制氢系统采用光伏DC/DC变换器与光伏变流器相连接形成直流母线，从直流母线连接第二级DC/DC变换器，其输出侧连接电解槽设备。但是该系统存在容错率低的情况。当电解槽前级DC/DC变换器发生故障后，整个光伏制氢系统无法工作。同时，如果前级DC/DC变换器频繁发生故障并进行重启，会导致电解槽两端电压发生剧烈变化，从而影响电解槽设备寿命。
发明内容
为提高光伏制氢系统的容错率，稳定电解槽设备的输入电压，本发明提出了一种光伏制氢方法、装置及计算机设备。
第一方面，本发明提供了一种光伏制氢方法，应用于一种光伏制氢系统，系统包括：光伏板、一级DC/DC变换器、二级DC/DC变换器、整流器和电解槽；光伏板，依次通过一级DC/DC变换器、二级DC/DC变换器与电解槽连接；二级DC/DC变换器与整流器并联，方法包括：
获取第一电压，第一电压为当前时刻光伏板的输出电压；
根据第一电压和预设电压，确定目标变流器，目标变流器为二级DC/DC变换器，或，整流器；
通过目标变流器，对第一电压进行调整，得到第二电压，第二电压为当前时刻用于支撑电解槽工作的电压。
通过上述方法，考虑到受到外部光照等因素的影响，光伏板的输出电压会存在波动，因此，利用二级DC/DC变换器或整流器对当前时刻光伏板的输出电压进行控制，平稳电解槽输入电压，避免电解槽输入电压频繁变化对电解槽的使用寿命产生影响，同时设置二级DC/DC变换器和整流器，实现目标变流器的冗余配置，在二级DC/DC变换器或者整流器发生故障时，通过冗余配置保证电解槽输入电压的稳定性，提高光伏制氢系统的可靠性。
在一种可选的实施方式中，根据第一电压和预设电压，确定目标变流器，包括：
当第一电压小于或等于预设电压时，选择整流器作为目标变流器。
通过上述实施方式，虽然二级DC/DC变换器在调整电压时产生的损耗较小，但在光伏板输出电压较低的情况下，选择整流器作为目标变流器可以避免不必要的电压调整，从而提高光伏制氢系统的整体效率；同时，根据光伏板的输出电压(第一电压)和预设电压自动选择目标变流器，可以简化操作流程，减少人工干预，提高工作效率。
在一种可选的实施方式中，根据第一电压和预设电压，确定目标变流器，包括：
当第一电压大于预设电压时，获取第一电流，第一电流为当前时刻光伏板的输出电流；
根据第一电流和第一电压，计算第一功率；
根据第一功率和预设功率，在二级DC/DC变换器和整流器中，确定目标变流器。
通过上述实施方式，通过综合考虑多个参数(电压、电流和功率)来确定目标变流器，具有更广泛的适用性，可以适应不同条件和需求下的系统配置。
在一种可选的实施方式中，根据第一功率和预设功率，在二级DC/DC变换器和整流器中，确定目标变流器，包括：
当第一功率大于预设功率时，选择二级DC/DC变换器作为目标变流器；
当第一功率小于或等于预设功率时，选择整流器作为目标变流器。
通过上述实施方式，为了实现电解槽工作在最大功率附近，设定了二级DC/DC变换器与整流器协同工作模式，当二级DC/DC变换器无法支撑电解槽实现最大功率工作时，选择整流器作为目标变流器，根据实时功率需求，动态调整选择对应的目标变流器，避免电解槽过载或欠载，减少对电解槽设备的损伤，延长电解槽的使用寿命，确保系统稳定运行。
在一种可选的实施方式中，通过目标变流器，对第一电压进行调整，得到第二电压，包括：
当目标变流器为整流器时，判断整流器的并网方式；
根据并网方式，控制整流器对第一电压进行调整，得到第二电压。
通过上述实施方式，根据并网方式控制整流器，实现对第一电压的调整，可以适应不同的并网需求和系统配置，当整流器对应的电网接线发生变换时能够依旧实现支撑电解槽工作，使得光伏制氢系统在多种应用场景中都具有广泛适用性和灵活性，能够自动调整工作模式以适应不同的并网条件，减少人工干预需要。
在一种可选的实施方式中，控制整流器对第一电压进行调整，得到第二电压，包括：
当并网方式为四线制并网方式时，获取当前时刻整流器的三相电流和第一三相电压；
根据三相电流，确定零序电流；
对第一三相电压进行相序补偿，得到第二三相电压；
根据第二三相电压和零序电流，计算第二功率；
根据第二功率和预设功率，计算功率偏差；
根据功率偏差，对第二三相电压进行补偿，得到第三三相电压；
根据第三三相电压控制整流器，通过整流器对第一电压进行调整，得到第二电压。
通过上述实施方式，考虑到四线制并网方式下存在不平衡现象，当三相电压因为中点不平衡发生波动时，需要对三相电压进行相序补偿，使得得到的第三三相电压更加准确，通过第三三相电压控制整流器从而得到第二电压，有助于增强光伏制氢系统的稳定性，确保电解槽在稳定的电压调节下运行，提高光伏制氢系统的性能和效率。
在一种可选的实施方式中，通过目标变流器，对第一电压进行调整，得到第二电压，包括：
当目标变流器为二级DC/DC变换器时，获取第三电压和第一电流，第三电压为前一时刻用于支撑电解槽工作的电压，第一电流为当前时刻光伏板的输出电流；
将第三电压、第一电压和第一电流，输入至电压电流双环中，得到第一调制电压；
根据第一电压和第一电流，计算前馈电压；
根据第一调制电压、前馈电压和第三电压，计算第二调制电压；
根据第二调制电压，控制二级DC/DC变换器，得到第二电压。
通过上述实施方式，采用电压电流双环控制，增加了多电压竞争逻辑，将第三电压、第一电压和第一电流，输入至电压电流双环中，得到第一调制电压；同时，通过第一电压和第一电流，计算前馈电压，增加前馈电压以提高相位裕度，抑制了低次谐波引入。
在一种可选的实施方式中，根据第一调制电压、前馈电压和第三电压，计算第二调制电压，包括：
将第一调制电压和前馈电压相加，得到第三调制电压；
将第三调制电压除以第三电压，得到第二调制电压。
通过上述实施方式，通过引入前馈电压，该方法能够更好地预测光伏制氢系统的动态变化，并提前进行相应的调整，有助于增强光伏制氢系统的稳定性，减少外界干扰和突变对系统的影响；此外，通过灵活地调整第一调制电压、前馈电压和第三电压的计算方式和权重，可以更好地适应不同的应用场景和需求。
第二方面，本发明还提供了一种光伏制氢装置，应用于一种光伏制氢系统，所述系统包括：光伏板、一级DC/DC变换器、二级DC/DC变换器、整流器和电解槽；所述光伏板，依次通过所述一级DC/DC变换器、所述二级DC/DC变换器与所述电解槽连接；所述二级DC/DC变换器与所述整流器并联，所述装置包括：
获取模块，用于获取第一电压，所述第一电压为当前时刻光伏板的输出电压；
确定模块，用于根据所述第一电压和预设电压，确定目标变流器，所述目标变流器为所述二级DC/DC变换器，或，所述整流器；
调整模块，用于通过所述目标变流器，对所述第一电压进行调整，得到第二电压，所述第二电压为当前时刻用于支撑电解槽工作的电压。
通过上述装置，考虑到受到外部光照等因素的影响，光伏板的输出电压会存在波动，因此，利用二级DC/DC变换器或整流器对当前时刻光伏板的输出电压进行控制，平稳电解槽输入电压，避免电解槽输入电压频繁变化对电解槽的使用寿命产生影响，同时设置二级DC/DC变换器和整流器，实现目标变流器的冗余配置，在二级DC/DC变换器或者整流器发生故障时，通过冗余配置保证电解槽输入电压的稳定性，提高光伏制氢系统的可靠性。
第三方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行第一方面或第一方面的任一实施方式的光伏制氢方法的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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是根据一示例性实施例提出的一种光伏制氢方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例提出的一种光伏制氢系统的结构框图；
图3是在一实例中，整流器对第一电压进行调整的简要框图；
图4是在一示例中，又一光伏制氢系统的结构框图；
图5是在一示例中，又一光伏制氢系统对应的光伏制氢方法的流程图；
图6是在一示例中，又一光伏制氢系统中二级DC/DC变换器的控制框图；
图7是在一示例中，光伏制氢系统中DC/DC部分单独支撑电解槽工作时电解槽电压和电流的示意图；
图8是在一示例中，三四线并网方式切换时第二电压变化曲线与第三三相电压变化曲线的对比图；
图9是在一示例中，光伏板遮挡实验过程中，电解槽电压电流变化曲线；
图10为根据一示例性实施例提出的一种光伏制氢装置的结构示意图；
图11是根据一示例性实施例提出的一种计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
为提高光伏制氢系统的容错率，稳定电解槽设备的输入电压，本发明提出了一种光伏制氢方法、装置及计算机设备。
图1是根据一示例性实施例提出的一种光伏制氢方法的流程图。该光伏制氢方法应用于一种光伏制氢系统，如图2所示，该系统包括：光伏板1、一级DC/DC变换器2、二级DC/DC变换器3、整流器4和电解槽5；光伏板，依次通过一级DC/DC变换器2、二级DC/DC变换器3与电解槽5连接；二级DC/DC变换器3与整流器4并联。如图1所示，光伏制氢方法包括如下步骤S101至S103。
步骤S101：获取第一电压，第一电压为当前时刻光伏板1的输出电压。在本发明实施例中，通过一级DC/DC变换器2跟踪光伏板1的第一电压。
在一可选实施例中，第一电压为光伏板1将太阳能转化为直流电后的输出电压。第一电压反映了光伏板1的工作状态和光照强度等因素决定了第一电压的大小。
步骤S102：根据第一电压和预设电压，确定目标变流器，目标变流器为二级DC/DC变换器3，或，整流器4。
在一可选实施例中，可以通过比较第一电压和预设电压，根据比较结果确定目标变流器的类型。示例性地，当第一电压大于预设电压时，选择二级DC/DC变换器3作为目标变流器，当第一电压小于或等于预设电压时，选择整流器4作为目标变流器。
在一可选实施例中，光伏制氢系统能够根据当前的光照条件、光伏板1性能以及其他相关因素，自动调整和控制电解槽5输入电压，以满足电解槽5等设备的运行需求，有助于提高光伏制氢系统的稳定性和效率，确保电解槽5能够高效地工作。
步骤S103：通过目标变流器，对第一电压进行调整，得到第二电压，第二电压为当前时刻用于支撑电解槽5工作的电压。
在一可选实施例中，在确定了目标变流器之后，光伏制氢系统会根据相应的控制策略和算法，通过目标变流器对第一电压进行调整，得到用于支撑电解槽5工作的第二电压。具体的调整和控制方法取决于目标变流器的类型和系统的需求。如果是二级DC/DC变换器3，涉及到前馈控制、反馈控制等策略；如果是整流器4，则涉及到相位控制、功率控制等策略。
通过上述方法，考虑到受到外部光照等因素的影响，光伏板1的输出电压会存在波动，因此，利用二级DC/DC变换器3或整流器4对当前时刻光伏板1的输出电压进行控制，平稳电解槽5输入电压，避免电解槽5输入电压频繁变化对电解槽5的使用寿命产生影响，同时设置二级DC/DC变换器3和整流器4，实现目标变流器的冗余配置，在二级DC/DC变换器3或者整流器4发生故障时，通过冗余配置保证电解槽5输入电压的稳定性，提高光伏制氢系统的可靠性。
在一示例中，在上述步骤S102中，当第一电压小于或等于预设电压时，选择整流器4作为目标变流器。虽然二级DC/DC变换器3在调整电压时产生的损耗较小，但在光伏板1输出电压较低的情况下，选择整流器4作为目标变流器可以避免不必要的电压调整，从而提高光伏制氢系统的整体效率；同时，根据光伏板1的输出电压(第一电压)和预设电压自动选择目标变流器，可以简化操作流程，减少人工干预，提高工作效率。
在一示例中，在上述步骤S102中，通过如下步骤确定目标变流器：
步骤a1：当第一电压大于预设电压时，获取第一电流，第一电流为当前时刻光伏板1的输出电流。在本发明实施例中，通过一级DC/DC变换器，获取光伏板1的输出电流。
步骤a2：根据第一电流和第一电压，计算第一功率。
步骤a3：根据第一功率和预设功率，在二级DC/DC变换器3和整流器4中，确定目标变流器。其中，预设功率为电解槽最大功率。
在本发明实施例中，通过综合考虑多个参数(电压、电流和功率)来确定目标变流器，具有更广泛的适用性，可以适应不同条件和需求下的系统配置。
在一可选实施例中，在上述步骤a3中，通过如下内容在二级DC/DC变换器3和整流器4中，确定目标变流器：
首先，当第一功率大于预设功率时，选择二级DC/DC变换器3作为目标变流器。
然后，当第一功率小于或等于预设功率时，选择整流器4作为目标变流器。
在本发明实施例中，为了实现电解槽5工作在最大功率附近，设定了二级DC/DC变换器3与整流器4协同工作模式，当二级DC/DC变换器3无法支撑电解槽5实现最大功率工作时，选择整流器4作为目标变流器，根据实时功率需求，动态调整选择对应的目标变流器，避免电解槽5过载或欠载，减少对电解槽5中设备的损伤，延长电解槽5的使用寿命，确保系统稳定运行。
在一示例中，在上述步骤S103中，通过如下步骤对第一电压进行调整，得到第二电压：
步骤b1：当目标变流器为整流器4时，判断整流器4的并网方式。
在一可选实施例中，并网方式指的是整流器4与电网连接起来的方式。整流器4的并网方式受电网要求和输入电源类型等决定。在本发明实施例中，整流器4的并网方式包括三线制并网方式和四线制并网方式。三线制并网方式和四线制并网方式主要在接线方式和应用场景上有所不同。其中，三线制并网方式适用于一些对电网质量要求不高的场合，或者当电网容量较小、负载较轻时的场合。由于三线制并网方式的接线简单，成本较低，因此在一些小型或临时的太阳能发电系统中会采用这种方式。四线制并网方式通常用于对电网质量要求较高的场合，或者当电网容量较大、负载较重时的场合。四线制并网方式可以减小电流的传输损耗，提高电网系统的效率和稳定性，因此在一些大型或长期的太阳能发电系统中采用这种方式。
在一可选实施例中，根据整流器4的三相电流，判断并网方式：当三相电流中各相序电流之和为0时，整流器4的并网方式为三线制并网方式；当三相电流中各相序电流之和不为0时，整流器4的并网方式为四线制并网方式。
步骤b2：根据并网方式，控制整流器4对第一电压进行调整，得到第二电压。
在本发明实施例中，根据并网方式控制整流器4，实现对第一电压的调整，可以适应不同的并网需求和系统配置，当整流器4对应的电网接线发生变换时能够依旧实现支撑电解槽5工作，使得光伏制氢系统在多种应用场景中都具有广泛适用性和灵活性，能够自动调整工作模式以适应不同的并网条件，减少人工干预需要。
在一可选实施例中，在上述步骤b2中，通过如下步骤控制整流器4对第一电压进行调整：
步骤c1：当并网方式为四线制并网方式时，获取当前时刻整流器4的三相电流和第一三相电压。其中，三相电流为整流器4的网侧三相电流，第一三相电压为整流器4的网侧三相电压。
步骤c2：根据三相电流，确定零序电流。通过监测和分析三相电流，可以计算出零序电流的大小和方向。通常情况下，零序电流为三相电流对称分量的总和，其值为0。然而，在实际的电网运行中，由于各种因素的影响，零序电流可能不为0，这表明电网中存在不平衡或不对称的故障。
在一可选实施例中，将三相电流输入至零阶保持器中，将三相电流中的各相序电流相加，得到零序电流。
步骤c3：对第一三相电压进行相序补偿，得到第二三相电压。在四线制并网方式中，相序补偿是整流器4控制中的一个重要环节。相序是指电压的正负交替顺序。如果整流器4输出的三相电压的相序与电网不一致，需要进行相序补偿。相序补偿的目的是确保整流器4输出的三相电压与电网的相位一致，从而提高整流器4与电网的兼容性和稳定性。
步骤c4：根据第二三相电压和零序电流，计算第二功率。
在一可选实施例中，根据第二三相电压，得到第二三相电压中电压值最大的相序电压；将电压值最大的相序电压与零序电流相乘，得到第二功率，第二功率即为零序功率。
步骤c5：根据第二功率和预设功率，计算功率偏差。其中，预设功率同样为电解槽最大功率，通过比较第二功率和预设功率，计算得到功率偏差的大小和方向。
步骤c6：根据功率偏差，对第二三相电压进行补偿，得到第三三相电压。对第二三相电压补偿的目的是为了减小或消除功率偏差，提高整流器4的工作效率和稳定性。
步骤c7：根据第三三相电压控制整流器4，通过整流器4对第一电压进行调整，得到第二电压。示例性地，根据第三三相电压的值，通过适当的控制算法或策略来控制整流器4的工作状态。整流器4的控制通常涉及调整其触发角、导通角或其他相关参数，以实现电压的稳定输出。
在本发明实施例中，考虑到四线制并网方式下存在不平衡现象，当三相电压因为中点不平衡发生波动时，需要对三相电压进行相序补偿，使得得到的第三三相电压更加准确，通过第三三相电压控制整流器4从而得到第二电压，有助于增强光伏制氢系统的稳定性，确保电解槽5在稳定的电压调节下运行，提高光伏制氢系统的性能和效率。
图3是整流器4对第一电压进行调整的简要框图。在整流器4中包含有第一电容和第二电容。在图3中，Ubus+是第一电容的电压值(上半BUS电压)，Ubus-是第二电容的电压值(下半BUS电压)；kp为中点控制系数，可以根据实际情况进行设定；Iabc为整流器4的网侧三相电流，Vabc为整流器4的网侧三相电压；ZOH为零阶保持器，通过零阶保持器，得到零序电流。如果当前为三线制并网则会经过计算输出3P3L的结果，采用三线制并网控制方式控制整流器4。但是如果当前为四线制并网，则会输出3P4L的计算结果，然后将其与第二三相电压，零序电流一并传输给功率偏差计算、补偿对应调制，得到最终的第三三相电压。通过第三三相电压控制整流器4。如图3所示，为了更准确的进行功率偏差计算以及相序补偿，第二三相电压为对网侧三相电压(第一三相电压)补偿相序筛选后的三相电压。
在一示例中，在上述步骤S103中，通过如下步骤对第一电压进行调整，得到第二电压：
步骤d1：当目标变流器为二级DC/DC变换器3时，获取第三电压和第一电流，第三电压为前一时刻用于支撑电解槽5工作的电压，第一电流为当前时刻光伏板1的输出电流。
步骤d2：将第三电压、第一电压和第一电流，输入至电压电流双环中，得到第一调制电压。电压电流双环控制的基本原理是通过同时调节电压和电流，以实现系统的动态平衡和稳定运行。在双环控制中，外环负责调节电压，而内环则负责调节电流。在电压电流双环中，将第三电压、第一电压作为电压环的输入，电压环的输出和第一电流作为电流环的输入，通过电流环输出第一调制电压。
步骤d3：根据第一电压和第一电流，计算前馈电压。
在一可选实施例中，根据第一电压和第一电流，在预设模糊控制表中，确定前馈电压。示例性地，在预设模糊控制表中，包含有多个电压电流数据组和各电压电流数据组对应的前馈电压，其中，电压电流数据组是由第一电压和第一电流构成的，不同的第一电压和第一电流对应不同的前馈电压。预设模糊控制表可以通过试验确定，也可以根据实际情况自行设定，在此不做具体限制。
步骤d4：根据第一调制电压、前馈电压和第三电压，计算第二调制电压。
在一可选实施例中，在上述步骤d4中，通过如下方式计算第二调制电压：
首先，将第一调制电压和前馈电压相加，得到第三调制电压。
然后，将第三调制电压除以第三电压，得到第二调制电压。
在本发明实施例中，通过引入前馈电压，该方法能够更好地预测光伏制氢系统的动态变化，并提前进行相应的调整，有助于增强光伏制氢系统的稳定性，减少外界干扰和突变对系统的影响；此外，通过灵活地调整第一调制电压、前馈电压和第三电压的计算方式和权重，可以更好地适应不同的应用场景和需求，在此不做具体限定。
步骤d5：根据第二调制电压，控制二级DC/DC变换器3，得到第二电压。
在本发明实施例中，采用电压电流双环控制，增加了多电压竞争逻辑，将第三电压、第一电压作为电压环的输入，电压环的输出和第一电流作为电流环的输入，通过电流环输出第一调制电压，得到第一调制电压；同时，通过第一电压和第一电流，计算前馈电压，增加前馈电压以提高相位裕度，抑制了低次谐波引入。
图4是又一光伏制氢系统的结构框图。在该光伏制氢系统中，包括光伏板1、一级DC/DC变换器2(PV_Boost)、二级DC/DC变换器3(M_Boost)、整流器4和电解槽5。其中，PV_Boost用于跟踪光伏板1的电压和电流。图5是该光伏制氢系统对应的光伏制氢方法的流程图。当整流器4采用三线制并网方式时，通过简化中点控制策略，控制整流器4启动工作，当整流器4没有采用三线制并网方式，采用四线制并网方式时，通过增强型中点控制策略，控制整流器4启动工作，实现对电解槽5输入电压的控制。图6是该系统中二级DC/DC变换器3的控制框图。在图6中，Ubst为第一电压，Udc为第三电压，URef为预设电压，Ibst为第一电流，Upv为PV_Boost的输入电压，Ipv为PV_Boost的输入电流。将第一电压、第三电压、第一电流，以及预设电压，输入至电压电流双环中，得到第一调制电压；同时利用PV_Boost的输入电压、PV_Boost的输入电流，以及预设模糊控制表，进行模糊自主控制前馈计算，对第一调制电压进行调整，最终得到第二调制电压；通过第二调制电压生成驱动信号PWM，从而控制二级DC/DC变换器3以支撑电解槽工作。
图7是光伏制氢系统中DC/DC部分单独支撑电解槽5工作时电解槽5电压和电流的示意图。从图7中可以发现两端电压为电解槽5开启电压时，电解槽5导通，电解槽两端可以采样到输出电流数据。导通瞬间不会使电解槽5电流发生瞬时波动，其功率会快速跟定光伏侧功率达到最大功率点，可以看到电解槽5的电流中呈现锯齿状的开关频率波动，无其他高频波动。
图8是在整流器4工作下，三四线并网方式切换时第二电压变化曲线与第三三相电压变化曲线的对比图。可以发现虽然三四线并网方式切换瞬间，第三三相电压(上下半BUS电压)会有些许变化，但是不会因为零序电流注入导致第三三相电压发散，这也就说明，第三三相电压与电流并不会因为三四线制的切换发生不平衡甚至失稳发散的现象。在三相电流侧呈现为开关频率，而且引入量有限，不会导致三相电流发生严重谐振畸变。同时，在第二电压的变化曲线中，可以看出并没有发现因为三四线切换所引起的波动。
为了进一步验证该光伏制氢方法的有效性。通过引入光照波动，对比电解槽5两端电压和电流的变化曲线。如图9所示，多次对光照度进行遮挡影响，模拟光伏侧功率变换，甚至在第二次遮挡时，进行了几乎全部遮盖的工况模拟，可以发现，在二级DC/DC变换器3和整流器4的协同作用下，电解槽5电流会有些许波动，不过随着AC/DC功率对其进行补偿，电解槽5电流会很快趋于平稳。同时引入出现三四线并网方式切换，由于整流器4中的自主切换逻辑，电解槽5电压在整个过程中都没有发生波动。
基于相同发明构思，本发明实施例还提供一种光伏制氢装置，应用于一种光伏制氢系统，系统包括：光伏板、一级DC/DC变换器、二级DC/DC变换器、整流器和电解槽；光伏板，依次通过一级DC/DC变换器、二级DC/DC变换器与电解槽连接；二级DC/DC变换器与整流器并联，如图10所示，该装置包括：
获取模块1001，用于获取第一电压，第一电压为当前时刻光伏板的输出电压；详细内容参见上述实施例中步骤S101的描述，在此不再赘述。
确定模块1002，用于根据第一电压和预设电压，确定目标变流器，目标变流器为二级DC/DC变换器，或，整流器；详细内容参见上述实施例中步骤S102的描述，在此不再赘述。
调整模块1003，用于通过目标变流器，对第一电压进行调整，得到第二电压，第二电压为当前时刻用于支撑电解槽工作的电压。详细内容参见上述实施例中步骤S103的描述，在此不再赘述。
在一示例中，确定模块1002包括：
第一确定子模块，用于当第一电压小于或等于预设电压时，选择整流器作为目标变流器。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
在一示例中，确定模块1002还包括：
第一获取子模块，用于当第一电压大于预设电压时，获取第一电流，第一电流为当前时刻光伏板的输出电流；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
第一计算子模块，用于根据第一电流和第一电压，计算第一功率；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
第二确定子模块，用于根据第一功率和预设功率，在二级DC/DC变换器和整流器中，确定目标变流器。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
在一示例中，第二确定子模块包括：
第一选择单元，用于当第一功率大于预设功率时，选择二级DC/DC变换器作为目标变流器；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
第二选择单元，用于当第一功率小于或等于预设功率时，选择整流器作为目标变流器。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
在一示例中，调整模块1003包括：
判断子模块，用于当目标变流器为整流器时，判断整流器的并网方式；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
第一控制子模块，用于根据并网方式，控制整流器对第一电压进行调整，得到第二电压。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
在一示例中，第一控制子模块包括：
获取单元，用于当并网方式为四线制并网方式时，获取当前时刻整流器的三相电流和第一三相电压；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
确定单元，用于根据三相电流，确定零序电流；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
第一补偿单元，用于对第一三相电压进行相序补偿，得到第二三相电压；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
第一计算单元，用于根据第二三相电压和零序电流，计算第二功率；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
第二计算单元，用于根据第二功率和预设功率，计算功率偏差；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
第二补偿单元，用于根据功率偏差，对第二三相电压进行补偿，得到第三三相电压；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
调整单元，用于根据第三三相电压控制整流器，通过整流器对第一电压进行调整，得到第二电压。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
在一示例中，调整模块1003还包括：
第二获取子模块，用于当目标变流器为二级DC/DC变换器时，获取第三电压和第一电流，第三电压为前一时刻用于支撑电解槽工作的电压，第一电流为当前时刻光伏板的输出电流；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
输入子模块，用于将第三电压、第一电压和第一电流，输入至电压电流双环中，得到第一调制电压；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
第二计算子模块，用于根据第一电压和第一电流，计算前馈电压；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
第三计算子模块，用于根据第一调制电压、前馈电压和第三电压，计算第二调制电压；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
第二控制子模块，用于根据第二调制电压，控制二级DC/DC变换器，得到第二电压。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
在一示例中，第三计算子模块包括：
第三计算单元，用于将第一调制电压和前馈电压相加，得到第三调制电压；详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
第四计算单元，用于将第三调制电压除以第三电压，得到第二调制电压。详细内容参见上述实施例中的描述，在此不再赘述。
上述装置的具体限定以及有益效果可以参见上文中对于光伏制氢方法的限定，在此不再赘述。上述各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
图11是根据一示例性实施例提出的一种计算机设备的硬件结构示意图。如图11所示，该设备包括一个或多个处理器1110以及存储器1120，存储器1120包括持久内存、易失内存和硬盘，图11中以一个处理器1110为例。该设备还可以包括：输入装置1130和输出装置1140。
处理器1110、存储器1120、输入装置1130和输出装置1140可以通过总线或者其他方式连接，图11中以通过总线连接为例。
处理器1110可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器1110还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器1120作为一种非暂态计算机可读存储介质，包括持久内存、易失内存和硬盘，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中光伏制氢方法对应的程序指令/模块。处理器1110通过运行存储在存储器1120中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述任意一种光伏制氢方法。
存储器1120可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据需要使用的数据等。此外，存储器1120可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器1120可选包括相对于处理器1110远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至数据处理装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置1130可接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的信号输入。输出装置1140可包括显示屏等显示设备。
一个或者多个模块存储在存储器1120中，当被一个或者多个处理器1110执行时，执行如图1所示的方法。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，具体可参见如图1所示的实施例中的相关描述。
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种光伏制氢方法，其特征在于，应用于一种光伏制氢系统，所述系统包括：光伏板、一级DC/DC变换器、二级DC/DC变换器、整流器和电解槽；所述光伏板，依次通过所述一级DC/DC变换器、所述二级DC/DC变换器与所述电解槽连接；所述二级DC/DC变换器与所述整流器并联，所述方法包括：
获取第一电压，所述第一电压为当前时刻光伏板的输出电压；
根据所述第一电压和预设电压，确定目标变流器，所述目标变流器为所述二级DC/DC变换器，或，所述整流器；
通过所述目标变流器，对所述第一电压进行调整，得到第二电压，所述第二电压为当前时刻用于支撑电解槽工作的电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一电压和预设电压，确定目标变流器，包括：
当所述第一电压小于或等于所述预设电压时，选择所述整流器作为所述目标变流器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一电压和预设电压，确定目标变流器，包括：
当所述第一电压大于所述预设电压时，获取第一电流，所述第一电流为当前时刻所述光伏板的输出电流；
根据所述第一电流和所述第一电压，计算第一功率；
根据所述第一功率和预设功率，在所述二级DC/DC变换器和所述整流器中，确定所述目标变流器。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第一功率和预设功率，在所述二级DC/DC变换器和所述整流器中，确定所述目标变流器，包括：
当所述第一功率大于所述预设功率时，选择所述二级DC/DC变换器作为所述目标变流器；
当所述第一功率小于或等于所述预设功率时，选择所述整流器作为所述目标变流器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述目标变流器，对所述第一电压进行调整，得到第二电压，包括：
当所述目标变流器为所述整流器时，判断所述整流器的并网方式；
根据所述并网方式，控制所述整流器对所述第一电压进行调整，得到所述第二电压。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述并网方式，控制所述整流器对所述第一电压进行调整，得到所述第二电压，包括：
当所述并网方式为四线制并网方式时，获取当前时刻所述整流器的三相电流和第一三相电压；
根据所述三相电流，确定零序电流；
对所述第一三相电压进行相序补偿，得到第二三相电压；
根据所述第二三相电压和所述零序电流，计算第二功率；
根据所述第二功率和预设功率，计算功率偏差；
根据所述功率偏差，对所述第二三相电压进行补偿，得到第三三相电压；
根据所述第三三相电压控制所述整流器，通过所述整流器对所述第一电压进行调整，得到所述第二电压。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述目标变流器，对所述第一电压进行调整，得到第二电压，包括：
当所述目标变流器为所述二级DC/DC变换器时，获取第三电压和第一电流，所述第三电压为前一时刻用于支撑电解槽工作的电压，所述第一电流为当前时刻所述光伏板的输出电流；
将所述第三电压、所述第一电压和所述第一电流，输入至电压电流双环中，得到第一调制电压；
根据所述第一电压和所述第一电流，计算前馈电压；
根据所述第一调制电压、所述前馈电压和所述第三电压，计算第二调制电压；
根据所述第二调制电压，控制所述二级DC/DC变换器，得到所述第二电压。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述第一调制电压、所述前馈电压和所述第三电压，计算第二调制电压，包括：
将所述第一调制电压和所述前馈电压相加，得到第三调制电压；
将所述第三调制电压除以所述第三电压，得到所述第二调制电压。
9.一种光伏制氢装置，其特征在于，应用于一种光伏制氢系统，所述系统包括：光伏板、一级DC/DC变换器、二级DC/DC变换器、整流器和电解槽；所述光伏板，依次通过所述一级DC/DC变换器、所述二级DC/DC变换器与所述电解槽连接；所述二级DC/DC变换器与所述整流器并联，所述装置包括：
获取模块，用于获取第一电压，所述第一电压为当前时刻光伏板的输出电压；
确定模块，用于根据所述第一电压和预设电压，确定目标变流器，所述目标变流器为所述二级DC/DC变换器，或，所述整流器；
调整模块，用于通过所述目标变流器，对所述第一电压进行调整，得到第二电压，所述第二电压为当前时刻用于支撑电解槽工作的电压。
10.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-8中任一项所述的光伏制氢方法的步骤。
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| CN202410070218.8A CN117867537A (zh) | 2024-01-17 | 2024-01-17 | 一种光伏制氢方法、装置及计算机设备 |
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