CN118685823B - 一种电解制氢系统的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离网可再生能源制氢领域，公开了一种电解制氢系统的控制方法及装置，电解制氢系统包括可再生能源发电单元、储能单元和制氢单元，方法包括：获取可再生能源发电单元的发电量和储能单元的荷电状态；基于发电量和荷电状态，生成电解制氢系统的能量供给量；确定与能量供给量相匹配的电解制氢系统的工作模式，其中工作模式表征电解制氢系统内单元的运行状态，为离网制氢模式、离网充电模式、离网等待模式和非离网等待模式中的其中一种；针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息，其中能量调度信息表征对能量供给量的调度。本发明能在提高可再生能源的利用率的同时降低系统维护复杂度。

Description

一种电解制氢系统的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及离网可再生能源制氢领域，具体涉及一种电解制氢系统的控制方法及装置。

背景技术

通过离网可再生能源制氢技术可以确保生产氢气的能源来源完全可再生且环保。离网可再生能源制氢系统通常依赖间歇性能源，如太阳能和风能。这些间歇性能源高度依赖于气候条件，影响到氢气的持续生产能力。

相关技术中，通过增加离网可再生能源制氢系统内储能单元的容量或耦合多种可再生能源的策略，提高系统的氢气生产率，但会显著的增加投资成本和后续维护管理的复杂性。

鉴于此，需要一种能在提高可再生能源的利用率的同时降低系统维护复杂度的电解制氢系统控制方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电解制氢系统控制方法，以在不增加系统维护复杂度的同时，提高可再生能源的利用率。

第一方面，本发明提供了一种电解制氢系统控制方法，电解制氢系统包括可再生能源发电单元、储能单元和制氢单元，方法包括：获取可再生能源发电单元的发电量和储能单元的荷电状态；基于发电量和荷电状态，生成电解制氢系统的能量供给量；确定与能量供给量相匹配的电解制氢系统的工作模式，其中工作模式表征电解制氢系统内单元的运行状态，为离网制氢模式、离网充电模式、离网等待模式和非离网等待模式中的其中一种；针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息，其中能量调度信息表征对能量供给量的调度。

在本实施方式中，通过获取电解制氢系统的能量供给量，确定电解制氢系统的工作模式，并生成与工作模式相匹配的能量调度信息。能够合理使用可再生能源发电单元的发电量，提高电解制氢系统的制氢量。

在一种可选的实施方式中，基于发电量和荷电状态，生成电解制氢系统的能量供给量包括：在发电量大于或等于第一阈值且荷电状态大于过放阈值的情况下，能量供给量为第一供给量；在发电量大于或等于第一阈值且荷电状态小于或等于过放阈值的情况下，能量供给量为第二供给量；在发电量小于第一阈值且荷电状态大于过放阈值的情况下，能量供给量为第三供给量；在发电量小于第一阈值且荷电状态小于或等于过放阈值的情况下，能量供给量为第四供给量。

在本实施方式中，根据发电量和荷电状态对电解制氢系统的能量供给量进行准确划分，能够方便后续电解制氢系统工作模式的确定，提高能量利用率，优化储能管理。

在一种可选的实施方式中，确定与能量供给量相匹配的电解制氢系统的工作模式包括：在能量供给量为第一供给量的情况下，电解制氢系统的工作模式为离网制氢模式，制氢单元开始制氢；在能量供给为第二供给量的情况下，电解制氢系统的工作模式为离网充电模式，制氢单元停止制氢，储能单元充电；在能量供给为第三供给量的情况下，电解制氢系统的工作模式为离网等待模式，制氢单元停止制氢，储能单元放电；在能量供给为第四供给量的情况下，电解制氢系统的工作模式为非离网等待模式，制氢单元停止制氢，电解制氢系统连接电网。

在本实施方式中，确定在不同能量供给量的情况下，调整电解制氢系统内单元的运行状态，能够提高能量利用率、电解制氢系统的灵活性和环境适应性。

在一种可选的实施方式中，在电解制氢系统的工作模式为离网制氢模式的情况下，针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息包括：获取电解制氢系统的基础耗电量和制氢单元的制氢耗电量，以确定电解制氢系统的第一能耗量，其中基础耗电量表征电解制氢系统内用电单元的电能消耗，制氢耗电量表征制氢单元制氢的电能消耗，第一能耗量包括基础耗电量和制氢耗电量；发电量供应电解制氢系统在离网制氢模式下的第一能耗量需求。

在本实施方式中，可再生能源提供的发电量提供电解制氢系统在离网制氢模式下所需的能耗量，可以有效的利用环境中的可再生能源，有助于推动清洁能源的广泛应用。

在一种可选的实施方式中，制氢耗电量的获取包括：获取制氢单元的制氢功率，其中制氢功率与可再生能源发电单元的发电功率相匹配；基于制氢功率确定制氢耗电量。

在本实施方式中，制氢单元的制氢功率和可再生能源发电单元的发电功率相匹配，可以减少可再生能源的浪费，提高电解制氢系统的制氢灵活率。

在一种可选的实施方式中，在电解制氢系统的工作模式为离网充电模式的情况下，针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息包括：获取电解制氢系统的基础耗电量和储能单元充电量，以确定电解制氢系统的第二能耗量，其中基础耗电量表征电解制氢系统内用电单元的电能消耗，储能单元充电量表征储能单元的荷电状态达到过放阈值以上的所需电量，第二能耗量包括基础耗电量和储能单元充电量；发电量供应电解制氢系统在离网充电模式下的第二能耗量需求。

在本实施方式中，可再生能源发电单元的发电量维持系统的基础耗电量并为储能单元充电，可以保障电解制氢系统的稳定。

在一种可选的实施方式中，在电解制氢系统的工作模式为离网等待模式的情况下，针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息包括：获取电解制氢系统的基础耗电量，以确定电解制氢系统的第三能耗量，其中基础耗电量表征电解制氢系统内用电单元的电能消耗；储能单元的储电量供应电解制氢系统在离网等待模式下第三能耗量需求。

在本实施方式中，使用储能单元存储的电量维持系统的基础耗电量，可以合理利用可再生能源，方便后续切换工作模式，减少不必要的资源浪费。

在一种可选的实施方式中，在电解制氢系统的工作模式为非离网等待模式的情况下，针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息包括：获取电解制氢系统的基础耗电量，以确定电解制氢系统的第四能耗量，其中基础耗电量表征电解制氢系统内用电单元的电能消耗；电网供应电解制氢系统在非离网等待模式下所需的第四能耗量需求。

在本实施方式中，使用电网维持系统的基础耗电量，使系统内各可再生能源发电单元处于待机状态，可以在后续可再生能源发电单元提供的发电量充足时，切换工作模式，提高对可再生能源的利用率。

在一种可选的实施方式中，电解制氢系统内用电单元包括可再生能源发电单元的运维设备、储能单元的第一安全设备和制氢单元的第二安全设备中至少一种。

在本实施方式中，用电单元包括可再生能源发电单元的运维设备、储能单元的第一安全设备和制氢单元的第二安全设备中至少一种。可以维持电解制氢系统工作的稳定性和安全性。

第二方面，本发明提供了一种电解制氢系统控制装置，装置包括：获取模块，用于获取可再生能源发电单元的发电量和储能单元的荷电状态；生成模块，用于基于发电量和荷电状态，生成电解制氢系统的能量供给量；模式确定模块，用于确定与能量供给量相匹配的电解制氢系统的工作模式，其中工作模式表征电解制氢系统内单元的运行状态，为离网制氢模式、离网充电模式、离网等待模式和非离网等待模式中的其中一种；信息生成模块，用于针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息，其中能量调度信息表征对能量供给量的调度。

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是根据本发明实施例的电解制氢系统的控制方法的流程示意图；

图2是根据本发明实施例的另一电解制氢系统的控制方法的流程示意图；

图3是根据本发明实施例的另一电解制氢系统的控制方法的流程示意图；

图4是根据本发明实施例的电解制氢系统的控制装置的结构框图；

图5是本发明实施例的计算机设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

可再生能源制氢被视为实现氢能可持续发展的关键途径之一，尤其是通过离网可再生能源制氢技术生产氢气，可以确保生产氢气的能源来源完全可再生且环保。符合全球对低碳、环保能源需求的趋势。

但可再生能源电解制氢系统通常依赖间歇性能源，如太阳能和风能。这些能源高度依赖于气候条件，例如太阳光的强度和风的速度，都会受到天气和季节的显著影响。这种对于间歇性能源的依赖性导致系统的能量供应会出现间断，从而影响到氢气的持续生产能力。在阴雨天或无风的情况下，可再生能源系统的能源产出可能远低于制氢系统运行所需的能量，进而影响氢气的稳定生产。

相关技术中，通常采用增加系统内储能单元容量或耦合多种可再生能源的方式，来缓解电解制氢系统对间接性能源的依赖。其中增加储能单元的容量，通常使用电池或其他形式的能量存储系统存储在能源供应充足时的过剩能量，以在能源供应不足的时候利用储存的能量维持氢气的生产。耦合多种可再生能源通常是同时使用太阳能和风能，以减少对单一能源的依赖并提高系统的整体能源稳定性。在一个能源的产出减少时由另一种能源补充，从而更有效地平衡能源供应。这些方法能在一定程度上提高电解制氢系统的能源供应稳定性，但增加储能单元和耦合多种能源系统需要更高的初期投资和更复杂的维护管理。可能也会受到所在地区技术和资金可用性的限制。

鉴于此，需要一种能在提高可再生能源的利用率的同时降低系统维护复杂度的电解制氢系统控制方法。

电解制氢系统包括可再生能源发电单元、制氢单元、储能单元，可再生能源发电单元和储能单元连接在交流母线1#上，制氢单元连接在交流母线2#上。交流母线1#和交流母线2#通过开关连接。在可再生能源发电单元和储能单元提供的能量不足的情况下，交流母线1#可以连接电网，通过电网来维持系统内的能量供应。

可再生能源发电单元包括的设备与可再生能源的类型相关，如果利用风能发电，则可再生能源发电单元包括风机和配套的变流器等，如果利用太阳能发电，则可再生能源发电单元包括光伏板和配套的变流器等。制氢单元主要包括电解槽、气液分离框架、纯化装置、循环水冷却水装置以及氢压机等辅助设备。储能单元主要包括储能电池、储能变流器以及空调等辅助设备。为维持电解制氢系统的正常运行，电解制氢系统中通常还包括厂用电单元，厂用电单元连接在交流母线2#上，包括空调、电辅热器等场站人员生活用电器。

根据本发明实施例，提供了一种电解制氢系统的控制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图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。

在本实施例中提供了一种电解制氢系统的控制方法，图1是根据本发明实施例的电解制氢系统的控制方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101，获取可再生能源发电单元的发电量和储能单元的荷电状态。

其中，可再生能源发电单元的发电量的获取方式不受限制，可以通过检测设备采集数据，获得可再生能源发电单元的即时功率输出，进而确定可再生能源的发电量。也可以基于过往的可再生能源发电数据，使用可再生能源评估软件，生成可再生能源预测模型，获取可再生能源发电单元的发电量。

在实际应用中，可再生能源发电单元利用风能发电，则可以在可再生能源发电单元的风力涡轮机上安装风速计、功率计等检测设备，实时收集数据，并使用数据采集系统收集和监控风力涡轮机的性能数据，计算风力涡轮机的实时功率输出，进而得到可再生能源发电单元的发电量。

储能单元的荷电状态表征储能单元当前的电量与其完全充电状态的电量的比值，通常用百分数表示。在实际应用中，荷电状态通常包含满电状态、正常工作状态、低电量状态和完全放电状态。其中，满电状态表征储能单元的荷电状态接近或等于100％，正常工作状态表征储能单元在使用时维持的一个荷电状态，通常为20％到80％，低电量状态表征储能单元的荷电状态低于某个阈值，如低于20％，完全放电状态表征储能单元几乎或完全耗尽电量，荷电状态接近于0％。

步骤S102，基于发电量和荷电状态，生成电解制氢系统的能量供给量。

其中，发电量和荷电状态是电解制氢系统的能量来源，可以通过计算发电量和荷电状态的总和来确定电解制氢系统的能量供给量。能量供给量可以是一个具体的数值，后续通过判断能量供给量的值的大小来确定电解制氢系统的工作模式。也可以分别设置发电量和荷电状态的阈值，通过判断发电量和荷电状态是否达到阈值，得到电解制氢系统能量供给量的四种情况。

在实际应用中，可再生能源发电单元使用风能发电，在发电量和荷电状态越高的时候，能量供给量也越大。

步骤S103，确定与能量供给量相匹配的电解制氢系统的工作模式，其中工作模式表征电解制氢系统内单元的运行状态，为离网制氢模式、离网充电模式、离网等待模式和非离网等待模式中的其中一种。

其中，电解制氢系统的工作模式需要和能量供给量相匹配。在实际应用中，可以设置不同的能量供给量范围，判断能量供给量处于哪一范围内，再选择合适的电解制氢系统工作模式。

在能量供给量充足的情况下，选择离网制氢模式，制氢单元开始制氢，可再生能源发电单元和储能单元提供制氢单元制氢所需要的能量。在能量供给量不足的情况下，选择离网充电模式或离网等待模式。其中离网充电模式和离网等待模式还需要根据储能单元的荷电状态进行选择。在一个实际应用中，发电量充足，荷电状态低于20％，选择离网充电模式，储能单元吸收发电量进行充电，将荷电状态提高至20％以上。在另一个实际应用中，发电量不足，荷电状态高于20％，选择离网等待模式，使用储能单元存储的能量维持电解制氢系统辅助设备及安全设备的运行。在能量供给量严重不足的情况下，选择非离网等待模式，连接额外的能量提供设备维持电解制氢系统的安全，其中能量提供设备可以为电网。

步骤S104，针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息，其中能量调度信息表征对能量供给量的调度。

其中，当电解制氢系统的工作模式是离网制氢模式时，发电量主要用于提供制氢单元制氢所需的能量，在发电量不稳定的情况下，可以利用储能单元存储的能量，给制氢单元提供稳定的能量供给。在一个实际应用中，可再生能源发电单元使用风能发电，在能量供给量充足的前提下，风速降低，可再生能源发电单元的发电量也降低，可以使用储能单元存储的能量维持制氢单元制氢所需的能量，如果之后风速增加，可再生能源发电单元的发电量增加，在提供制氢单元制氢所需的能量后，剩余的发电量可以传输至储能单元进行存储。

当电解制氢系统的工作模式是离网充电模式时，制氢单元停止制氢，发电量主要为储能单元和电解制氢系统内的安全设备提供能量，使储能单元的荷电状态达到某一阈值，使储能单元存储足够的能量，并维持电解制氢系统的安全。

当电解制氢系统的工作模式是离网等待模式时，可再生能源发电单元的发电量不足，可以使用储能单元存储的能量来维持系统的能量消耗。

当电解制氢系统的工作模式是非离网等待模式时，可以通过连接电网或其余能够提供能量的设备，以提供电解制氢系统安全所需要的能量。

本实施例提供的电解制氢系统的控制方法，通过获取电解制氢系统的能量供给量，确定电解制氢系统的工作模式，并生成与工作模式相匹配的能量调度信息。能够合理使用可再生能源发电单元的发电量，提高电解制氢系统的制氢量。

在本实施例中提供了一种电解制氢系统的控制方法，图2是根据本发明实施例的电解制氢系统的控制方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S201，获取可再生能源发电单元的发电量和储能单元的荷电状态。

详细请参见图1所示实施例的步骤S101，在此不再赘述。

步骤S202，基于发电量和荷电状态，生成电解制氢系统的能量供给量。

具体地，上述步骤S202包括：

a11：在发电量大于或等于第一阈值且荷电状态大于过放阈值的情况下，能量供给量为第一供给量。

a21：在发电量大于或等于第一阈值且荷电状态小于或等于过放阈值的情况下，能量供给量为第二供给量。

a31：在发电量小于第一阈值且荷电状态大于过放阈值的情况下，能量供给量为第三供给量。

a41：在发电量小于第一阈值且荷电状态小于或等于过放阈值的情况下，能量供给量为第四供给量。

其中，第一阈值和过放阈值的设定不受限制，可以根据电解制氢系统包含的设备设置。在可再生能源发电单元使用风能发电的情况下，可再生能源发电单元设置风机越多，设置的第一阈值就越高。在可再生能源发电单元使用太阳能发电的情况下，可再生能源发电单元设置的光伏板越多，设置的第一阈值就越高。在一个实际应用中，制氢单元内包含单台规格为1000Nm³/h的电解槽，制氢单元的最低运行负荷为1.5MW，那么第一阈值可以设置为1.5MW。

在一个实际应用中，储能单元的过放阈值为15％。

根据发电量和荷电状态对电解制氢系统的能量供给量进行准确划分，能够方便后续电解制氢系统工作模式的确定，提高能量利用率，优化储能管理。

步骤S203，确定与能量供给量相匹配的电解制氢系统的工作模式，其中工作模式表征电解制氢系统内单元的运行状态，为离网制氢模式、离网充电模式、离网等待模式和非离网等待模式中的其中一种。

具体地，上述步骤S203包括：

a12：在能量供给量为第一供给量的情况下，电解制氢系统的工作模式为离网制氢模式，制氢单元开始制氢。

其中，在电解制氢系统处于离网制氢模式的工作模式下，制氢单元开始制氢，制氢单元内的电解槽开始工作，可再生能源发电单元持续发电。储能单元可以吸收或释放能量，维持系统频率和电压的稳定。但储能单元的荷电状态需要尽可能的保持在一个高于过放阈值的数值上。在一个实际应用中，可再生能源发电单元使用风能发电，离网制氢模式下，制氢单元用电功率随风力发电功率工作，即“荷随源动”。通过调节制氢单元用电功率使储能单元的荷电状态保持在正常工作区间范围内，其中正常工作区间范围根据储能单元的规格确定。

a22：在能量供给为第二供给量的情况下，电解制氢系统的工作模式为离网充电模式，制氢单元停止制氢，储能单元充电。

其中，在电解制氢系统处于离网充电模式的工作模式下，制氢单元停止制氢，制氢单元内的电解槽停机，制氢单元可以只保留维持电解槽安全的监测设备。储能单元吸收发电量，等到储能单元的荷电状态达到某一阈值，且发电量仍然充足时，电解制氢系统可以切换为离网制氢模式。在一个实际应用中，当储能单元的荷电状态达到30％及以上，且可再生能源发电单元的发电量高于制氢单元内电解槽的最低运行负荷时，电解制氢系统进入离网制氢模式。

a32：在能量供给为第三供给量的情况下，电解制氢系统的工作模式为离网等待模式，制氢单元停止制氢，储能单元放电。

其中，在电解制氢系统处于离网等待模式的工作模式下，制氢单元停止制氢，只保留维持新能源待机设备和制氢单元安全的监测设备。在可再生能源发电单元发出发电量时，发电量和储能单元存储的能量均作为电解制氢系统的能量来源。当可再生能源发电单元不发出发电量时，仅使用储能单元存储的能量作为电解制氢系统的能量来源。

a42：在能量供给为第四供给量的情况下，电解制氢系统的工作模式为非离网等待模式，制氢单元停止制氢，电解制氢系统连接电网。

其中，在电解制氢系统处于非离网等待模式的工作模式下，制氢单元停止制氢，只保留维持制氢单元安全的监测设备。储能单元停机，不充电也不放电。可再生能源发电单元处于热备用状态，热备用状态表征可再生能源发电单元已经启动并处于待命状态，随时可以投入运行以满足电力需求。在一个实际应用中，可再生能源发电单元使用风能发电，需要维持风机齿轮箱油温满足启动油温，需要消耗风机齿轮箱油温加热器和线路损耗的电能。电解制氢系统连接电网，系统内消耗的电能均由电网提供。

确定在不同能量供给量的情况下，调整电解制氢系统内单元的运行状态，能够提高能量利用率、电解制氢系统的灵活性和环境适应性。

步骤S204，针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息，其中能量调度信息表征对能量供给量的调度。

详细请参见图1所示实施例的步骤S104，在此不再赘述。

本实施例提供的电解制氢系统的控制方法，根据可再生能源发电单元的发电量和储能单元的荷电状态选择工作模式，可以实时调整工作模式，可以最大限度地利用可再生能源，减少能源浪费。

在本实施例中提供了一种电解制氢系统的控制方法，图3是根据本发明实施例的电解制氢系统的控制方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

步骤S301，获取可再生能源发电单元的发电量和储能单元的荷电状态。

详细请参见图1所示实施例的步骤S101，在此不再赘述。

步骤S302，基于发电量和荷电状态，生成电解制氢系统的能量供给量。

详细请参见图1所示实施例的步骤S102，在此不再赘述。

步骤S303，确定与能量供给量相匹配的电解制氢系统的工作模式，其中工作模式表征电解制氢系统内单元的运行状态，为离网制氢模式、离网充电模式、离网等待模式和非离网等待模式中的其中一种。

详细请参见图1所示实施例的步骤S103，在此不再赘述。

步骤S304，针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息，其中能量调度信息表征对能量供给量的调度。

具体地，上述步骤S304包括：

b1：在电解制氢系统的工作模式为离网制氢模式的情况下，针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息包括：获取电解制氢系统的基础耗电量和制氢单元的制氢耗电量，以确定电解制氢系统的第一能耗量，其中基础耗电量表征电解制氢系统内用电单元的电能消耗，制氢耗电量表征制氢单元制氢的电能消耗，第一能耗量包括基础耗电量和制氢耗电量；发电量供应电解制氢系统在离网制氢模式下的第一能耗量需求。

其中，电解制氢系统的基础耗电量可以根据实际情况，由工作人员进行设置。在一个实际应用中，可再生能源发电单元使用风能发电，电解制氢系统的基础耗电量包括可再生能源发电单元内风机齿轮箱油温加热器和线路损耗的电能、储能单元内空调、消防等辅助设备的耗电量。在电解制氢系统包括厂用电单元的情况下，厂用电单元的电能消耗也作为基础耗电量的一部分。

制氢单元的制氢耗电量根据制氢单元内电解槽的功率确定。

使用可再生能源提供的发电量提供电解制氢系统在离网制氢模式下所需的能耗量，可以有效的利用环境中的可再生能源，有助于推动清洁能源的广泛应用。

在一些可选的实施方式中，制氢耗电量的获取包括：获取制氢单元的制氢功率，其中制氢功率与可再生能源发电单元的发电功率相匹配；基于制氢功率确定制氢耗电量。

其中，可再生能源发电单元的发电功率可以通过在可再生能源发电单元上设置功率计测量得到。通常使用的可再生能源如风能和太阳能，发电量会受到天气和时间影响，故而将制氢功率和发电功率相匹配，可以实现能量的最大化利用。

使制氢单元的制氢功率和可再生能源发电单元的发电功率相匹配，可以减少可再生能源的浪费，提高电解制氢系统的制氢灵活率。

b2：在电解制氢系统的工作模式为离网充电模式的情况下，针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息包括：获取电解制氢系统的基础耗电量和储能单元充电量，以确定电解制氢系统的第二能耗量，其中基础耗电量表征电解制氢系统内用电单元的电能消耗，储能单元充电量表征储能单元的荷电状态达到过放阈值以上的所需电量，第二能耗量包括基础耗电量和储能单元充电量；发电量供应电解制氢系统在离网充电模式下的第二能耗量需求。

其中，电解制氢系统的基础耗电量可以根据实际情况，由工作人员进行设置。

储能单元充电量根据储能单元的荷电状态和储能单元的规格确定。在一个实际应用中，设置一个储能单元荷电状态的运行保持值，储能单元的充电量为储能单元的荷电状态达到运行保持值所需要的电量。

可再生能源发电单元的发电量维持系统的基础耗电量并为储能单元充电，可以保障电解制氢系统的稳定。

b3：在电解制氢系统的工作模式为离网等待模式的情况下，针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息包括：获取电解制氢系统的基础耗电量，以确定电解制氢系统的第三能耗量，其中基础耗电量表征电解制氢系统内用电单元的电能消耗；储能单元的储电量供应电解制氢系统在离网等待模式下的第三能耗量需求。

其中，电解制氢系统的基础耗电量的获取方式和其他模式下的基础耗电量的获取方式相同。在一个实际应用中，第三能耗量就是基础耗电量。储能单元作为电解制氢系统的能量来源。在一个实际应用中，可再生能源发电单元仍然发电，可以使用可再生能源发电单元的发电量和储能单元的储电量共同提供第三能耗量。

使用储能单元存储的电量维持系统的基础耗电量，可以合理利用可再生能源，方便后续切换工作模式，减少不必要的资源浪费。

b4：在电解制氢系统的工作模式为非离网等待模式的情况下，针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息包括：获取电解制氢系统的基础耗电量，以确定电解制氢系统的第四能耗量，其中基础耗电量表征电解制氢系统内用电单元的电能消耗；电网供应电解制氢系统在非离网等待模式下的第四能耗量需求。

其中，电解制氢系统的基础耗电量的获取方式和其他模式下的基础耗电量的获取方式相同。电网连接至交流母线1#，提供电解制氢系统所需第四能耗量。

使用电网维持系统的基础耗电量，使系统内各可再生能源发电单元处于待机状态，可以在后续可再生能源发电单元提供的发电量充足时，切换工作模式，提高对可再生能源的利用率。

在一些可选的实施方式中，电解制氢系统内用电单元包括可再生能源发电单元的运维设备、储能单元的第一安全设备和制氢单元的第二安全设备中至少一种。

其中，在可再生能源发电单元使用风能发电时，运维设备有风机齿轮箱油温加热器和安全监测设备等。第一安全设备包括降温设备、能量监测设备等。第二安全设备包括温控设备等。

用电单元包括可再生能源发电单元的运维设备、储能单元的第一安全设备和制氢单元的第二安全设备中至少一种。可以维持电解制氢系统工作的稳定性和安全性。

本实施例提供的电解制氢系统的控制方法，根据发电量和荷电状态，调整电解制氢系统的工作模式，并对发电量和荷电状态进行能量调度。可以提高对可再生能源的利用率。

作为本发明实施例的一个或多个具体应用实施例，结合具体应用场景描述最优实施方案或发明人最想体现的方案。

在本实施例中还提供了一种电解制氢系统的控制装置，该装置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”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。

本实施例提供一种电解制氢系统的控制装置，如图4所示，包括：

获取模块401，用于获取可再生能源发电单元的发电量和储能单元的荷电状态；

生成模块402，用于基于发电量和荷电状态，生成电解制氢系统的能量供给量；

模式确定模块403，用于确定与能量供给量相匹配的电解制氢系统的工作模式，其中工作模式表征电解制氢系统内单元的运行状态，为离网制氢模式、离网充电模式、离网等待模式和非离网等待模式中的其中一种；

信息生成模块404，用于针对工作模式，生成与工作模式相匹配的能量调度信息，其中能量调度信息表征对能量供给量的调度。

在一些可选的实施方式中，生成模块402包括：

判断单元，用于判断发电量是否达到第一阈值、荷电状态是否达到过放阈值。

能量供给量确定单元，用于根据判断结果确定能量供给量。

上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

本实施例中的电解制氢系统的控制装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。

本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图4所示的电解制氢系统的控制装置。

请参阅图5，图5是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，如图5所示，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图5中以一个处理器10为例。

处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。

其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。

存储器20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计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。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。

存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。

该计算机设备还包括输入装置30和输出装置40。处理器10、存储器20、输入装置30和输出装置40可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

输入装置30可接收输入的数字或字符信息，以及产生与该计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等。输出装置40可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。上述显示设备包括但不限于液晶显示器，发光二极管，显示器和等离子体显示器。在一些可选的实施方式中，显示设备可以是触摸屏。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。

本发明的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本发明的方法和/或技术方案。本领域技术人员应能理解，计算机程序指令在计算机可读介质中的存在形式包括但不限于源文件、可执行文件、安装包文件等，相应地，计算机程序指令被计算机执行的方式包括但不限于：该计算机直接执行该指令，或者该计算机编译该指令后再执行对应的编译后程序，或者该计算机读取并执行该指令，或者该计算机读取并安装该指令后再执行对应的安装后程序。在此，计算机可读介质可以是可供计算机访问的任意可用的计算机可读存储介质或通信介质。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (4)

1.一种电解制氢系统的控制方法，其特征在于，电解制氢系统包括可再生能源发电单元、储能单元和制氢单元，所述方法包括：

获取可再生能源发电单元的发电量和储能单元的荷电状态；

基于所述发电量和所述荷电状态，生成所述电解制氢系统的能量供给量；

确定与所述能量供给量相匹配的所述电解制氢系统的工作模式，其中所述工作模式表征电解制氢系统内单元的运行状态，为离网制氢模式、离网充电模式、离网等待模式和非离网等待模式中的其中一种；

针对所述工作模式，生成与所述工作模式相匹配的能量调度信息，其中所述能量调度信息表征对所述能量供给量的调度；

所述基于所述发电量和所述荷电状态，生成所述电解制氢系统的能量供给量包括：

在所述发电量大于或等于第一阈值且所述荷电状态大于过放阈值的情况下，所述能量供给量为第一供给量；

在所述发电量大于或等于第一阈值且所述荷电状态小于或等于过放阈值的情况下，所述能量供给量为第二供给量；

在所述发电量小于第一阈值且所述荷电状态大于过放阈值的情况下，所述能量供给量为第三供给量；

在所述发电量小于第一阈值且所述荷电状态小于或等于过放阈值的情况下，所述能量供给量为第四供给量；

所述确定与所述能量供给量相匹配的所述电解制氢系统的工作模式包括：

在所述能量供给量为第一供给量的情况下，所述电解制氢系统的工作模式为离网制氢模式，制氢单元开始制氢；

在所述能量供给为第二供给量的情况下，所述电解制氢系统的工作模式为离网充电模式，制氢单元停止制氢，储能单元充电；

在所述能量供给为第三供给量的情况下，所述电解制氢系统的工作模式为离网等待模式，制氢单元停止制氢，储能单元放电；

在所述能量供给为第四供给量的情况下，所述电解制氢系统的工作模式为非离网等待模式，制氢单元停止制氢，电解制氢系统连接电网；

在所述电解制氢系统的工作模式为离网制氢模式的情况下，所述针对所述工作模式，生成与所述工作模式相匹配的能量调度信息包括：

获取所述电解制氢系统的基础耗电量和制氢单元的制氢耗电量，以确定所述电解制氢系统的第一能耗量，其中所述基础耗电量表征所述电解制氢系统内用电单元的电能消耗，所述制氢耗电量表征所述制氢单元制氢的电能消耗，所述第一能耗量包括所述基础耗电量和所述制氢耗电量；

所述发电量供应所述电解制氢系统在离网制氢模式下的第一能耗量需求；

在所述电解制氢系统的工作模式为离网充电模式的情况下，所述针对所述工作模式，生成与所述工作模式相匹配的能量调度信息包括：

获取所述电解制氢系统的基础耗电量和储能单元充电量，以确定所述电解制氢系统的第二能耗量，其中所述基础耗电量表征所述电解制氢系统内用电单元的电能消耗，所述储能单元充电量表征所述储能单元的荷电状态达到过放阈值以上的所需电量，所述第二能耗量包括所述基础耗电量和所述储能单元充电量；

所述发电量供应所述电解制氢系统在离网充电模式下的第二能耗量需求；

在所述电解制氢系统的工作模式为离网等待模式的情况下，所述针对所述工作模式，生成与所述工作模式相匹配的能量调度信息包括：

获取所述电解制氢系统的基础耗电量，以确定所述电解制氢系统的第三能耗量，其中所述基础耗电量表征所述电解制氢系统内用电单元的电能消耗；

所述储能单元的储电量供应所述电解制氢系统在离网等待模式下的第三能耗量需求；

在所述电解制氢系统的工作模式为非离网等待模式的情况下，所述针对所述工作模式，生成与所述工作模式相匹配的能量调度信息包括：

获取所述电解制氢系统的基础耗电量，以确定所述电解制氢系统的第四能耗量，其中所述基础耗电量表征所述电解制氢系统内用电单元的电能消耗；

电网供应所述电解制氢系统在非离网等待模式下的第四能耗量需求。

2.根据权利要求1所述的电解制氢系统的控制方法，其特征在于，所述制氢耗电量的获取包括：

获取所述制氢单元的制氢功率，其中所述制氢功率与所述可再生能源发电单元的发电功率相匹配；

基于所述制氢功率确定所述制氢耗电量。

3.根据权利要求1或2所述的电解制氢系统的控制方法，其特征在于，所述电解制氢系统内用电单元包括可再生能源发电单元的运维设备、储能单元的第一安全设备和制氢单元的第二安全设备中至少一种。

4.一种电解制氢系统的装置，其特征在于，采用权利要求1-3中任一项所述的电解制氢系统的控制方法，所述装置包括：

获取模块，用于获取可再生能源发电单元的发电量和储能单元的荷电状态；

生成模块，用于基于所述发电量和所述荷电状态，生成所述电解制氢系统的能量供给量；

模式确定模块，用于确定与所述能量供给量相匹配的所述电解制氢系统的工作模式，其中所述工作模式表征所述电解制氢系统内单元的运行状态，为离网制氢模式、离网充电模式、离网等待模式和非离网等待模式中的其中一种；

信息生成模块，用于针对所述工作模式，生成与所述工作模式相匹配的能量调度信息，其中所述能量调度信息表征对所述能量供给量的调度。