CN220224360U - 一种可再生能源电解水制氢控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种可再生能源电解水制氢控制系统，该控制系统包括主控系统、制氢站系统、风机光伏场站系统，该主控系统与制氢站系统、风机光伏场站系统之间数据连接和控制连接，方便主控系统接收数据参数，并进一步控制各子系统；以及对应控制方法为通过主控系统接收储氢系统的储罐的储氢状态，并判断储氢状态完全满罐状态、非满非空状态或完全空罐状态，根据不同的储氢状态进行针对性调控，以保证下游用氢需求的同时，降低生产成本和能耗。本方案提出了一种综合调控风机、光伏、制氢系统的控制系统，且本控制系统自动化程度高，实现了各子系统之间的自动调控，减少了人员的投入，运行中十分便利。
Description
技术领域
本实用新型属于可再生能源制氢技术领域，具体地涉及一种可再生能源电解水制氢控制系统。
背景技术
风光制氢项目，一般需要在风光资源波动的前提下满足下游用氢稳定性要求，这就对风光制氢整体系统的实时控制提出了较高的要求。现有的控制方案中，风机、光伏、制氢系统虽有各自的控制方法及系统，但缺少整体控制软件，无法对整个系统进行统一的调控，也无法自动优化控制策略，更无法实现氢电耦合(指利用电网、清洁能源制氢存储，在用电高峰时通过氢燃料电池发电，实现电网削峰填谷)，完成动态的风光电解制氢。
实用新型内容
本实用新型提供一种可再生能源电解水制氢控制系统，利用该控制系统可以根据风光波动性以及下游氢气需求自动调节制氢负荷，实现对风、光、制氢系统之间的调控与耦合。
本实用新型所采用的技术手段如下所述：
一种可再生能源电解水制氢控制系统，包括主控系统、制氢站系统、风机光伏场站系统，该主控系统与制氢站系统、风机光伏场站系统之间数据连接和控制连接。
作为优选，该风机光伏场站系统包括风电AGC/AVC、光伏AGC/AVC、风电控制及预测系统、光伏控制及预测系统、风光区域电量采集终端。
作为优选，该主控系统与风电AGC/AVC、光伏AGC/AVC、风电控制及预测系统、光伏控制及预测系统、风光区域电量采集终端之间数据连接，且该主控系统与风电AGC/AVC、光伏AGC/AVC之间控制连接。
作为优选，该制氢站系统包括制氢系统、储氢系统、供氢系统、辅助系统、安全仪表SIS系统、制氢区域电量采集终端。
作为优选，该主控系统与制氢系统、储氢系统、供氢系统、辅助系统、安全仪表SIS系统、制氢区域电量采集终端之间数据连接，且该主控系统与制氢系统、储氢系统、供氢系统之间控制连接，以及该制氢系统与风机光伏场站系统之间电连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果如下：
1、本方案能够实现对风机光伏系统、制氢系统、储氢系统、供氢系统及辅助系统的远程调控。
2、本方案能够根据风光波动性以及下游氢气需求自动调节制氢负荷，实现对风、光、制氢、储氢等系统之间的耦合。
3、本方案控制系统自动化程度高，实现了各子系统之间的自动调控，减少了人员的投入，运行中十分便利，能够使可再生能源制氢系统的稳定工作。同时具有良好的经济性，可以使整个系统快速跟踪能源波动，提高电氢的有效耦合，提高了可再生能源的利用效率，降低生产成本和能耗。
附图说明
图1为本实用新型可再生能源电解水制氢控制系统的网络结构图。
图2为本实用新型可再生能源电解水制氢控制系统的控制方法的逻辑框架图。
图3为本实用新型可再生能源电解水制氢供氢流程示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种可再生能源电解水制氢控制系统，如图1所示，包括主控系统、制氢站系统、风机光伏场站系统，该主控系统与制氢站系统、风机光伏场站系统之间数据连接和控制连接。也即主控系统的接入包括两部分：
一部分是风机光伏场站系统，该风机光伏场站系统包括风电AGC/AVC、光伏AGC/AVC、风电控制及预测系统、光伏控制及预测系统、风光区域电量采集终端。
具体的，该主控系统与风电AGC/AVC、光伏AGC/AVC、风电控制及预测系统、光伏控制及预测系统、风光区域电量采集终端之间数据连接，方便主控系统从风机光伏场站系统获取数据信息，且该主控系统与风电AGC/AVC、光伏AGC/AVC之间控制连接，以方便主控系统在综合分析计算并发出指令后，控制输出功率。
另一部分是制氢站系统，该制氢站系统包括制氢系统DCS、储氢系统DCS、供氢系统DCS、辅助系统DCS、安全仪表SIS系统、制氢区域电量采集终端。
具体的，该主控系统与制氢系统、储氢系统、供氢系统、辅助系统、安全仪表SIS系统、制氢区域电量采集终端之间数据连接，以方便主控系统从制氢站系统获取数据信息；且该主控系统与制氢系统、储氢系统、供氢系统之间控制连接，以方便制氢站系统的产氢量、储氢量、供氢量；以及该制氢系统与风机光伏场站系统之间电连接，由该光伏场站系统为制氢站系统的制氢进行供电，其本方案可再生能源电解水制氢供氢流程示意图可参见图3。
以及，提供一种可再生能源电解水制氢控制系统的控制方法，如图2所示，包括：
S1：由主控系统接收储氢系统的储罐储氢状态，并判断储氢状态为完全满罐状态、非满非空状态或完全空罐状态；
S2：当储罐处于完全满罐状态时，综合考虑下游所需的最大供氢量所需制氢功率和现实风机光伏的功率参数，确定制氢系统的电解槽的输入功率，并反馈至风机光伏场站系统的供电单元；
当储罐处于非满非空状态时，根据现实风机光伏的功率参数，确定制氢系统的电解槽的输入功率，并反馈至风机光伏场站系统的供电单元；
当储罐处于完全空罐状态时，综合考虑下游所需的最低供氢量所需制氢功率和现实风机光伏的功率参数，确定制氢系统的电解槽的输入功率，并反馈至风机光伏场站系统的供电单元。
具体的，在S2中，当储罐处于完全满罐状态时，系统优先控制产氢量上限，兼顾风光发电量的消纳率，取下游所需最大供氢量所需制氢功率和现实风机光伏功率的最小值作为制氢系统的电解槽的输入功率，不够的氢气通过储罐提供。
以及，在S2中，当储罐处于非满非空状态时，整个系统具有较大的调节空间可用于优化调度，主控系统接收风机和光伏的当前实际发电功率参数、风机光伏控制预测系统的发电量预测数据、下游氢气量需求参数、实时的购电和售电电价、允许的上下网功率，主控系统结合上述数据，通过运算，给出在保障下游供氢前提下，氢气获取成本最低的运行策略，并依据该策略对各子系统进行调度，具体为：
在确定制氢系统的电解槽的输入功率后，发送给制氢电源，结合实际风机光伏发电功率及发电量预测数据，并且：
若具有多余的发电量，且不超过允许的售电功率时，请求向电网售电；若超过了允许的售电功率，则请求限发；
以及，确定向下游用户供氢的流量并发送给流量控制单元，若实时产氢量超过下游实际氢气需求量，则将多余的氢气存储于储罐中，若不足，则由储罐补充。
以及，在S2中，当储罐处于完全空罐状态时，系统优先保障下游最低供氢需求，兼顾用电成本，取下游所需最低供氢量所需制氢功率与现实风机光伏功率的最大值作为制氢系统的电解槽的输入功率，多余的氢气存储于储罐中。
其中，本方案旨在结合风机光伏功率预测系统，考虑风光发电波动性、制氢调峰、下游负荷需求、运行成本以及检修计划等，以系统最优为调控目标，制定调度计划并实时控制。
风机光伏场站整体设置为AGC/AVC的主从结构，风电AGC/AVC用于调节风电机组，光伏AGC/AVC用于调节光伏逆变器。各个子AGC/AVC系统通过主控系统接收调度指令。主控系统负责给风光AGC/AVC分配有功、无功。实现控制输出功率不超过调度计划值、控制并网点母线电压在调度要求的范围等重要功能。
本控制系统根据供氢量需求、风光资源利用率要求、外购电量、售电量、制氢成本等多重目标约束下，对整个场景的主系统进行建模，基于计算提供优化控制策略。通过带有人工智能技术的优化控制软件，采用自适应控制、预测控制和深度学习等智能控制技术，在安全稳定运行的前提下，使系统能够根据环境条件、环保指标、运行工况的变化，快速寻优从而确定最佳运行方案，并确定广发光伏发电功率、风力发电功率、电解槽输入功率及产氢量、储氢量、供氢量等。各子系统的主要设备可投入自动控制，对其主要参数投入自动控制，实现在正常工况下各子系统的自动调节控制，并设置控制优先级，在最优先参数稳定的前提下，自动调整其它系统出力。使电解槽接收控制系统发出的功率参数指令后，并能执行后续步骤，保障了风光制氢系统的稳定性。
Claims (5)
1.一种可再生能源电解水制氢控制系统，其特征在于，包括主控系统、制氢站系统、风机光伏场站系统，该主控系统与制氢站系统、风机光伏场站系统之间数据连接和控制连接。
2.根据权利要求1所述的一种可再生能源电解水制氢控制系统，其特征在于，该风机光伏场站系统包括风电AGC/AVC、光伏AGC/AVC、风电控制及预测系统、光伏控制及预测系统、风光区域电量采集终端。
3.根据权利要求2所述的一种可再生能源电解水制氢控制系统，其特征在于，该主控系统与风电AGC/AVC、光伏AGC/AVC、风电控制及预测系统、光伏控制及预测系统、风光区域电量采集终端之间数据连接，且该主控系统与风电AGC/AVC、光伏AGC/AVC之间控制连接。
4.根据权利要求1所述的一种可再生能源电解水制氢控制系统，其特征在于，该制氢站系统包括制氢系统、储氢系统、供氢系统、辅助系统、安全仪表SIS系统、制氢区域电量采集终端。
5.根据权利要求4所述的一种可再生能源电解水制氢控制系统，其特征在于，该主控系统与制氢系统、储氢系统、供氢系统、辅助系统、安全仪表SIS系统、制氢区域电量采集终端之间数据连接，且该主控系统与制氢系统、储氢系统、供氢系统之间控制连接，以及该制氢系统与风机光伏场站系统之间电连接。
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