【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及液氫超導共融儲能領域，尤其涉及一種液氫超導共融儲能半實物仿真系統。
技術介紹
1、現有單一儲能技術尚難以同時滿足大規模可再生能源發電對中長時間尺度能量型儲能和超短時間尺度功率型儲能的需求，為此，結合能量型液氫儲能和功率型超導磁儲能的液氫超導共融儲能被提出。液氫超導共融儲能系統利用液氫作為大規模長時能量存儲介質，通過電解水制氫和燃料電池組件實現電-氫能量的雙向交互；同時，利用超導磁儲能快速響應和高儲能功率的特點，為電力系統提供短時功率支撐。該系統結合了能量型和功率型儲能的優勢，能夠平抑各個時間尺度的功率波動，提高整體能效。此外，液氫還作為超導磁體的冷卻介質，避免了單獨為超導磁體提供液氮或液氦制冷系統帶來的成本增加，實現混合儲能裝置在能量和物質上的雙重耦合。
2、液氫超導共融儲能作為一種新型復合儲能概念，現有國內外研究尚處于起步階段，大多利用計算機模擬方法對該儲能技術進行純數字仿真研究，通過構建液氫儲能、超導磁儲能、電解水制氫、燃料電池等各個組件的數學模型，通過計算機模擬不同工作條件下液氫超導共融儲能系統的運行情況，如不同電網負荷和不同操作模式等。然后通過仿真結果分析系統的性能指標，如能量轉換效率、響應時間、溫度變化和能量損耗等。
3、但是，液氫儲能、超導磁儲能、電解水制氫、燃料電池等關鍵組件的正常運行受到電場、溫度場、流場、磁場等多物理場耦合作用的影響，同時考慮到整個工業級系統的其他輔助設備(冷卻設備、循環泵等)的影響，而這些影響因素在純數字仿真中難以模擬，現有的液氫超導共融儲能系統的純數字仿
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種液氫超導共融儲能半實物仿真系統，以解決現有的液氫超導共融儲能系統的純數字仿真模型無法很好地描述系統的運行，影響了仿真結果的準確性和可靠性的技術問題。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術實施例提供了一種液氫超導共融儲能半實物仿真系統，包括：液氫超導共融儲能實物系統、實時仿真機和上位機；
3、所述液氫超導共融儲能實物系統包括：燃料電池裝置、電解水制氫裝置和液氫冷卻超導磁儲能裝置；
4、所述實時仿真機分別與所述液氫超導共融儲能實物系統和所述上位機相連接；
5、所述燃料電池裝置，用于在電力需求高峰時，通過電化學反應將氫氣轉化為電能，為電力系統提供電力供應；
6、所述電解水制氫裝置，用于在電力需求低谷時，通過電解水反應生成氫氣，將電力系統富余的電能轉化為化學能儲存在氫氣中；
7、所述液氫冷卻超導磁儲能裝置，用于進行液氫儲能和超導磁儲能，根據液氫的低溫特性對超導磁體進行冷卻，進而根據液氫和冷卻后的超導磁體對電能進行存儲或釋放；
8、所述實時仿真機，用于進行可再生能源發電系統的仿真，并獲取所述液氫超導共融儲能實物系統的運行參數，根據所述運行參數和仿真可再生能源發電系統的運行情況生成所述液氫超導共融儲能實物系統的控制信號；
9、所述上位機，用于對所述實時仿真機和所述液氫冷卻超導磁儲能實物裝置的運行情況進行監控和管理。
10、作為優選方案，所述液氫超導共融儲能實物系統，還包括：雙向可控直流電源、液氫儲罐以及可控循環泵；
11、所述雙向可控直流電源分別與所述實時仿真機和所述液氫冷卻超導磁儲能裝置相連接；
12、所述液氫儲罐通過所述可控循環泵與所述液氫冷卻超導磁儲能裝置相連接；所述可控循環泵還與所述實時仿真機相連接；
13、所述雙向可控直流電源，用于為所述液氫冷卻超導磁儲能裝置中的超導磁體提供電能，并通過雙向供電對所述超導磁體的充放電工況進行模擬；
14、所述液氫儲罐，用于存儲液氫，并通過所述可控循環泵為所述液氫冷卻超導磁儲能裝置補充或存放液氫；
15、所述可控循環泵，用于控制液氫在所述液氫儲罐和所述液氫冷卻超導磁儲能裝置之間的雙向流動。
16、作為優選方案，所述液氫超導共融儲能實物系統的運行參數包括：所述電解水制氫裝置的電解電壓、所述電解水制氫裝置的電解電流、所述電解水制氫裝置的電解溫度、所述燃料電池裝置的電壓、所述燃料電池裝置的電流、所述燃料電池裝置的流量、所述液氫冷卻超導磁儲能裝置的液氫液位、所述液氫冷卻超導磁儲能裝置的超導磁體電流和所述液氫冷卻超導磁儲能裝置的溫度。
17、作為優選方案，所述仿真可再生能源發電系統包括：可再生能源電力系統仿真模型、氫液化汽化模型以及功率轉換與控制單元；
18、所述可再生能源電力系統仿真模型，用于為所述仿真可再生能源發電系統提供電網結構和負載需求，并對電網的實時運行狀態進行模擬；其中，所述實時運行狀態包括：電網的發電、輸電、配電及負荷變化；
19、所述氫液化汽化仿真模型，用于對氫氣在液化和汽化過程中的熱力學行為和能量轉換進行模擬；
20、所述功率轉換與控制單元，用于實現所述仿真可再生能源發電系統與所述液氫冷卻超導磁儲能實物系統之間的能量轉換，并對所述氫冷卻超導磁儲能裝置中的充放電過程進行管理。
21、作為優選方案，所述進行可再生能源發電系統的仿真，包括：
22、構建可再生能源電力系統的基礎架構，并將風速和光照作為所述基礎架構的驅動信號，進而構建對應的可再生能源電力系統仿真模型；其中，所述基礎架構包括：電網拓撲、發電單元、輸電線路和負載；
23、獲取氫氣在壓縮過程、冷卻過程、液化過程和汽化過程中的能量轉換效率，以及對應的安全運行約束，根據所述能量轉換效率和所述安全約束，構建對應的氫液化汽化模型；
24、構建對應的變流器單元，并根據所述變流器單元對所述液氫超導共融儲能實物系統與電網或負載之間的能量傳遞進行模擬，進而生成對應的功率轉換與控制單元；
25、根據所述可再生能源電力系統仿真模型、氫液化汽化模型以及功率轉換與控制單元，進行可再生能源發電系統的仿真，生成對應的仿真可再生能源發電系統。
26、作為優選方案，所述液氫超導共融儲能實物系統的控制信號包括：所述燃料電池裝置的氫氣流量控制信號、所述電解水制氫裝置的電解電流控制信號、所述可控雙向直流電源的電流控制信號以及所述雙向循環泵的流量控制信號。
27、作為優選方案，所述獲取所述液氫超導共融儲能實物系統的運行參數，根據所述運行參數和仿真可再生能源發電系統的運行情況生成所述液氫超導共融儲能實物系統的控制信號，包括：
28、根據所述仿真可再生能源發電系統的運行情況，計算所述仿真可再生能源發電系統中總發電功率與總負荷功率之間的差值，將所述差值作為所述仿真可再生能源發電系統的不平衡功率；
29、將所述不平衡功率分解為高頻功率分量和低頻功率分量，并根據所述高頻功率分量、低頻功率分量和所述液氫超導共融儲能實物系統的運行參數，生成所述液氫超導共融儲能實物系統的控制信號，以使所述液氫超導共融儲能實物系統根據所述控制信號，對本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，包括：液氫超導共融儲能實物系統、實時仿真機和上位機；
2.如權利要求1所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，所述液氫超導共融儲能實物系統，還包括：雙向可控直流電源、液氫儲罐以及可控循環泵；
3.如權利要求2所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，所述液氫超導共融儲能實物系統的運行參數包括：所述電解水制氫裝置的電解電壓、所述電解水制氫裝置的電解電流、所述電解水制氫裝置的電解溫度、所述燃料電池裝置的電壓、所述燃料電池裝置的電流、所述燃料電池裝置的流量、所述液氫冷卻超導磁儲能裝置的液氫液位、所述液氫冷卻超導磁儲能裝置的超導磁體電流和所述液氫冷卻超導磁儲能裝置的溫度。
4.如權利要求3所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，所述仿真可再生能源發電系統包括：可再生能源電力系統仿真模型、氫液化汽化模型以及功率轉換與控制單元；
5.如權利要求4所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，所述進行可再生能源發電系統的仿真，包括：
6.如權利要求5所
7.如權利要求6所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，所述獲取所述液氫超導共融儲能實物系統的運行參數，根據所述運行參數和仿真可再生能源發電系統的運行情況生成所述液氫超導共融儲能實物系統的控制信號，包括：
8.如權利要求7所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，所述根據所述高頻功率分量、低頻功率分量和所述液氫超導共融儲能實物系統的運行參數，生成所述液氫超導共融儲能實物系統的控制信號，以使所述液氫超導共融儲能實物系統根據所述控制信號，對所述高頻功率分量和低頻功率分量進行平抑，包括：
9.如權利要求8所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，在所述電解水制氫裝置根據所述第二控制信號將多余的電能轉化為氫氣之后，還包括：
10.如權利要求8所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，在所述燃料電池裝置根據所述第三控制信號將儲存的氫氣轉換為電能之后，還包括：
...【技術特征摘要】
1.一種液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，包括：液氫超導共融儲能實物系統、實時仿真機和上位機；
2.如權利要求1所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，所述液氫超導共融儲能實物系統，還包括：雙向可控直流電源、液氫儲罐以及可控循環泵；
3.如權利要求2所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，所述液氫超導共融儲能實物系統的運行參數包括：所述電解水制氫裝置的電解電壓、所述電解水制氫裝置的電解電流、所述電解水制氫裝置的電解溫度、所述燃料電池裝置的電壓、所述燃料電池裝置的電流、所述燃料電池裝置的流量、所述液氫冷卻超導磁儲能裝置的液氫液位、所述液氫冷卻超導磁儲能裝置的超導磁體電流和所述液氫冷卻超導磁儲能裝置的溫度。
4.如權利要求3所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，所述仿真可再生能源發電系統包括：可再生能源電力系統仿真模型、氫液化汽化模型以及功率轉換與控制單元；
5.如權利要求4所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征在于，所述進行可再生能源發電系統的仿真，包括：
6.如權利要求5所述的液氫超導共融儲能半實物仿真系統，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李力，楊明臻，李浩，邱一峰，徐穎，方家琨，文勁宇，
申請(專利權)人：廣東電網有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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