[发明专利]非并网风电电解水制氢系统的协同控制方法

说明书

本发明公开了一种非并网风电电解水制氢系统及其协同控制方法，所述系统包括：风力发电机组，准Z源变流装置、直流母线、制氢装置和控制单元；风力发电机组中每个风力发电机通过一个对应的准Z源变流装置与直流母线连接；制氢装置与直流母线连接，制氢装置包括n个并联支路，每个并联支路上有m个串联的制氢单元，每个制氢单元包括多个电解槽，每个并联支路上串联有一个支路开关，每个制氢单元并联有一个功率开关。控制单元用于监控风力发电机组的运行状态、调整直流母线的电压等级、控制支路开关和功率开关的启闭。本发明的非并网风电电解水制氢系统及其协同控制方法，可以保证制氢过程中源端和荷端的适配性，提高制氢效率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及电解水技术领域，尤其涉及一种非并网风电电解水制氢系统及其协同控制方法。

背景技术

非并网风电技术是一种直接将风电应用于高耗能产业的风力发电技术，可有效地应对风电本身的间歇性、波动性等问题对电网的影响。非并网风电+电解水制氢构成的非并网风电制氢，实现了“风能-电能-氢能”的绿色能源转化，加之氢能的使用完全做到零碳排放、零污染，形成100％可再生能源循环体系。

现有技术提供的非并网风电电解水制氢系统中，风力发电机组通过AC/DC整流模块与直流母线连接，直流母线与制氢装置连接。风力发电机组将风能转化为交流电，经AC/DC整流模块整流后向直流母线输送直流电，用制氢装置供能，由制氢装置进行电解水制氢，将电能转换为氢能。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：由于风电的间歇性和波动性，风电独立供电不稳定，进而导致制氢装置效率较低，生产成本提高。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种非并网风电电解水制氢系统及其协同控制方法。具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种非并网风电电解水制氢系统，所述系统包括：风力发电机组，准Z源变流装置、直流母线、制氢装置和控制单元；所述风力发电机组包括多个风力发电机，每个所述风力发电机通过一个对应的所述准Z源变流装置与所述直流母线连接；所述制氢装置与所述直流母线连接，所述制氢装置包括n个并联支路，每个并联支路上有m个串联的制氢单元，每个所述制氢单元包括多个电解槽，每个所述并联支路上串联有一个支路开关，每个所述制氢单元并联有一个功率开关，所述功率开关闭合时，所述功率开关对应的制氢单元短路；所述控制单元分别与所述风力发电机组、所述准Z源变流装置、所述支路开关和所述功率开关连接，用于监控所述风力发电机组的运行状态、调整所述直流母线的电压等级、控制所述支路开关和所述功率开关的启闭。

可选地，公共交流电网通过AC/DC整流装置连接至所述直流母线。

可选地，所述控制单元包括控制层和决策层，所述控制层，用于监控所述风力发电机组和所述制氢装置的运行状态，并上传至所述决策层；所述决策层，用于根据所述风力发电机组和所述制氢装置的运行状态，进行功率匹配和划分，向所述控制层发出调控指令；所述控制层，还用于根据所述调控指令，调节每个所述风力发电机的工况、所述直流母线的电压等级和所述制氢装置中所述制氢单元的接入量。

第二方面，提供了一种非并网风电电解水制氢系统的协同控制方法，所述方法包括：

控制单元监测风力发电机组和制氢装置的运行状态，获取源端功率和荷端功率的功率偏差，源端功率为风力发电机组的发电功率，荷端功率为制氢装置的额定制氢功率；

控制模块根据功率偏差调节制氢装置中制氢单元的接入量，并根据制氢单元的接入量调整直流母线的电压，使荷端功率与源端功率相适配，

根据下式公式获取源端功率和荷端功率的功率偏差：