[发明专利]一种电解制氢系统中的自适应响应控制方法、系统及装置

说明书

本发明公开了一种电解制氢系统中的自适应响应控制方法、系统及装置，其中，所述方法包括：对所述电解制氢系统进行分层控制，其中，上层控制生成所述电解制氢系统的能耗运行曲面图；上层控制在当前时刻获取所述电解制氢系统中功率变换器的输出功率，或者所述电解制氢系统下游端的用氢需求，并在所述能耗运行曲面图中确定与所述输出功率或者所述用氢需求相匹配的最佳工作点；下层控制读取所述最佳工作点对应的最佳运行参数，并基于所述最佳运行参数对所述电解制氢系统中的各项组件进行调节，以使得所述电解制氢系统过渡至所述最佳工作点。本发明提供的技术方案，能够在变工况运行的情境下，实现效率优化的调控方法。

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种电解制氢系统中的自 适应响应控制方法、系统及装置。

背景技术

在当前的能源结构中，化石能源依然是主要能源。为了应对日益恶劣 的天气变化，绿色低碳的理念被提出。氢能是清洁高效、安全可持续的二 次能源，在交通、工业、建筑等领域具有广泛的应用前景，可以作为能源 互联转化的重要媒介，推动能源清洁高效利用，实现大规模深度脱碳。

目前可以利用电解制氢系统来制备氢气，现有技术中提出了一种具有 宽功率波动适应性的大型电解水制氢系统控制方法，该方法可以依据电解 水制氢模组的平均寿命需求，以及配电网功率波动的预测状况，来进行电 解制氢模组的功率分配，该方法可提升制氢系统宽功率波动适应性，增强 瞬时响应速度。此外，现有技术还提出一种光伏电解水制氢系统及控制方 法，该方法基于爬坡法实现最大功率跟随控制，并根据电解槽特性和启动 电流变化率等参数对电解槽电流进行控制，从而实现大规模光伏离网制氢， 具有转换效率高、功率大的特点。

然而，现有技术中的制氢方式，都存在一定的缺陷：当电解制氢系统 处于输入功率变化、用氢需求变化等变工况运行的情境下，现有技术中的 制氢方法无法实现效率优化的调控方法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施方式提供了一种电解制氢系统中的自适应响应 控制方法、系统及装置，能够在变工况运行的情境下，实现效率优化的调 控方法。

本发明一方面提供了一种电解制氢系统中的自适应响应控制方法，所 述方法包括：对所述电解制氢系统进行分层控制，其中，上层控制生成所 述电解制氢系统的能耗运行曲面图，所述能耗运行曲面图用于表征最佳制 氢效率与电解槽运行压力和电解槽运行温度之间的映射关系；上层控制在 当前时刻获取所述电解制氢系统中功率变换器的输出功率，或者所述电解 制氢系统下游端的用氢需求，并在所述能耗运行曲面图中确定与所述输出 功率或者所述用氢需求相匹配的最佳工作点；下层控制读取所述最佳工作 点对应的最佳运行参数，并基于所述最佳运行参数对所述电解制氢系统中 的各项组件进行调节，以使得所述电解制氢系统过渡至所述最佳工作点。

本发明另一方面还提供一种自适应响应控制系统，所述自适应响应控 制系统包括：最佳运行点求解单元，以当前时刻获取电解制氢系统中功率 变换器的输出功率或者电解制氢系统下游端的用氢需求为约束，用于求解 效率优化目标函数；最佳工作点确定单元，根据效率优化目标函数的求解 结果，确定电解制氢系统的最佳工作点；自适应调节单元，用于读取所述 最佳工作点对应的最佳运行参数，并基于所述最佳运行参数对所述电解制 氢系统中的各项组件进行调节，以使得所述电解制氢系统过渡至所述最佳 工作点。

本发明另一方面还提供一种自适应响应控制系统，所述自适应响应控 制系统包括：曲面图存储单元，用于存储由效率优化目标函数所生成的电 解制氢系统的能耗运行曲面图，所述能耗运行曲面图用于表征最佳制氢效 率与电解槽运行压力和电解槽运行温度之间的映射关系；最佳工作点确定 单元，用于在当前时刻获取所述电解制氢系统中功率变换器的输出功率， 或者所述电解制氢系统下游端的用氢需求，并在所述能耗运行曲面图中确 定与所述输出功率或者所述用氢需求相匹配的最佳工作点；自适应调节单 元，用于读取所述最佳工作点对应的最佳运行参数，并基于所述最佳运行 参数对所述电解制氢系统中的各项组件进行调节，以使得所述电解制氢系 统过渡至所述最佳工作点。