【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及制氫系統優化，更具體的說是涉及一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法及系統。
技術介紹
1、目前，面臨嚴峻的環境污染和能源危機問題，大力開發新能源是實現“雙碳”的重要舉措。由于新能源隨機性、間歇性波動的運行特性給電網實時平衡帶來了極大挑戰，棄風棄光現象時有發生。利用風、光能源制取“綠氫”，將為大規模風電、光伏項目開發提供一種新的清潔轉化與就近消納途徑，并能夠滿足現代工業巨大的氫能市場需求。
2、但是，風、光發電具有較大的隨機性與波動性，會使電解槽處于頻繁啟停和非穩態狀態，降低了制氫效率和設備的使用壽命。
3、因此，如何在高波動輸入下實現電解水制氫系統的長期高效運行是本領域技術人員亟需解決的問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供了一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法及系統，實現了在高波動輸入下電解水制氫系統的長期高效運行。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，包括：
4、構建雙渠道制氫系統，并獲取相應的運行數據；
5、基于所述運行數據分解重構得到電解槽的初始輸入功率；
6、基于所述初始輸入功率制定所述電解槽的啟停規則；
7、基于所述啟停規則修正所述初始輸入功率，得到實際制氫功率；
8、構建電解槽數學模型，并基于所述實際制氫功率得到單位制氫成本和能量轉換效率；
9、基于
10、基于多目標粒子群算法對所述目標函數進行優化，得到最優濾波重構階數和電解槽保留比例，完成所述雙渠道制氫系統功率分配和容量最優配置。
11、優選的，所述雙渠道制氫系統包括：風電機組、光伏機組、堿性電解槽、pem電解槽、儲氫罐、第一燃料電池、第二燃料電池和交直流轉換器；
12、分別獲取所述風電機組和所述光伏機組的運行數據。
13、優選的，得到電解槽的初始輸入功率，具體包括：
14、基于所述運行數據得到原始信號時間序列；
15、基于eemd算法，將所述原始時間序列信號分解為多個本征模態函數和殘差項：
16、
17、其中，x(t)表示原始時間序列信號，rn(t)表示殘差項，n表示本征模態函數的個數，imfg(t)表示第g個本征模態函數；
18、基于所述本征模態函數和所述殘差項得到高頻信號和低頻信號：
19、
20、
21、其中，xhigh(t)表示高頻信號，xlow(t)表示低頻信號，k表示濾波重構階數；
22、基于所述高頻信號和所述低頻信號分別得到所述堿性電解槽和所述pem電解槽的初始輸入功率：
23、
24、
25、其中，palk0(t)表示堿性電解槽初始輸入功率，ppem0(t)表示pem電解槽初始輸入功率。
26、優選的，所述電解槽的啟停規則具體為：
27、基于電解槽的物理和化學性質，所述堿性電解槽的運行下限yalk設置為堿性電解槽額定容量的20％，冷啟動時間為2小時，所述pem電解槽的運行下限ypem設置為pem電解槽額定容量的5％，冷啟動時間為0.5小時；
28、當palk0(t)≥yalk時，堿性電解槽處于第一狀態，ppem0(t)≥ypem時，pem電解槽處于第一狀態；
29、所述第一狀態下的電解槽啟停規則均為：
30、若上一時刻為正常工作模式，則繼續保持正常工作模式；
31、若上一時刻為停機模式，則切換至冷啟動模式并保持相應的冷啟動時間；
32、若上一時刻為冷啟動模式，預先設定冷啟動所需電量由外部提供，狀態不受風、光輸入功率大小的影響，則繼續保持冷啟動模式；
33、若當前時刻恰好完成冷啟動過程，完成所有啟機準備，則切換至正常工作模式；
34、當palk0(t)＜yalk時，堿性電解槽處于第二狀態，ppem0(t)＜ypem時，pem電解槽處于第二狀態；
35、所述第二狀態下的電解槽啟停規則均為：
36、若上一時刻為正常工作模式，則切換至停機模式；
37、若上一時刻為停機模式，則繼續保持停機模式；
38、若上一時刻為冷啟動模式，則繼續保持冷啟動模式；
39、若當前時刻恰好完成冷啟動過程，則切換至停機模式。
40、優選的，得到實際制氫功率，具體包括：
41、基于所述啟停規則和petri網的開關控制，得到變遷后的系統新狀態m：
42、m＝m0+ats
43、其中，m0表示系統的初始狀態，at表示關聯矩陣，s表示變遷序列；
44、基于所述系統新狀態得到所述堿性電解槽和所述pem電解槽當前的工作模式；
45、基于所述工作模式和所述輸入功率，得到實際制氫功率：
46、當所述堿性電解槽和所述pem電解槽處于停機模式和冷啟動模式時，堿性電解槽實際制氫功率p’alk和pem電解槽實際制氫功率p’pem均為0，不產生氫氣；
47、當所述堿性電解槽和所述pem電解槽處于正常工作模式時，p’alk＝palk0，p’pem＝ppem0，均產生氫氣。
48、優選的，所述電解槽數學模型包括：
49、堿性電解槽數學模型：
50、
51、其中，palk表示堿性電解槽制氫功率，ualk表示堿性電解槽工作電壓，ialk表示堿性電解槽工作電流，n1表示串聯的堿性電解槽數量，uref表示可逆電壓，uact表示活化過電壓，uohm表示歐姆過電壓，s1、s3和s3均表示電極過電壓系數，t1、t2和t3均表示電解液過電壓系數，r1和r2均表示堿性電解槽的歐姆電阻，tel表示堿性電解槽工作溫度；a1表示堿性電解槽有效電解區域面積；
52、pem電解槽數學模型：
53、ppem＝upemipem
54、
55、其中，ppem表示pem電解槽制氫功率，upem表示pem電解槽工作電壓，ipem表示pem電解槽工作電流，n2表示串聯的pem電解槽數量，uocv表示開路電壓，表示氫氣分壓，表示氧氣分壓，表示電極和膜之間的水活性，r表示氣體常數，i表示pem電解槽工作電流密度，ian和icat分別表示陽極和陰極交換電流密度，αan和αcat分別表示陽極和陰極電荷轉移系數，arcsinh表示反雙曲正弦函數，a2表示pem電解槽有效電解區域面積，δ表示pem膜的厚度；σ表示pem膜的電阻率，f表示法拉第常數。
56、優選的，得到單位制氫成本和能量轉換效率，具體包括：
57、基于p’alk和p’pem分別帶入所述堿性電解槽數學模型和所述pem電解槽數學模型，對應得到堿性電解槽實際工本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，所述雙渠道制氫系統包括：風電機組、光伏機組、堿性電解槽、PEM電解槽、儲氫罐、第一燃料電池、第二燃料電池和交直流轉換器；
3.根據權利要求2所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，得到電解槽的初始輸入功率，具體包括：
4.根據權利要求3所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，所述電解槽的啟停規則具體為：
5.根據權利要求4所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，得到實際制氫功率，具體包括：
6.根據權利要求5所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，所述電解槽數學模型包括：
7.根據權利要求6所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，得到單位制氫成本和能量轉換效率，具體包括：
8.根據權利要求7所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特
9.根據權利要求8所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，完成所述雙渠道制氫系統功率分配和容量最優配置，具體包括：
10.一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制系統，其特征在于，基于權利要求1-9任意一項所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，包括：數據獲取模塊、功率獲取模塊、規則制定模塊、修正模塊、計算模塊、目標函數建立模塊和優化配置模塊；
...【技術特征摘要】
1.一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，所述雙渠道制氫系統包括：風電機組、光伏機組、堿性電解槽、pem電解槽、儲氫罐、第一燃料電池、第二燃料電池和交直流轉換器；
3.根據權利要求2所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，得到電解槽的初始輸入功率，具體包括：
4.根據權利要求3所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，所述電解槽的啟停規則具體為：
5.根據權利要求4所述的一種多電源場景的雙渠道制氫系統優化控制方法，其特征在于，得到實際制氫功率，具體包括：
6.根據權利要求5所述的一種多電源場景的雙渠道...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓曉娟，呂志恒，張哲聞，馮健，牛海明，
申請(專利權)人：華北電力大學，
類型：發明
國別省市：
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