[发明专利]一种氢气能源调度系统及其调度方法

权利要求书

1.一种氢气能源调度系统，其特征在于，包括区域总控制模块，还包括多个氢气能源代理商；区域总控制模块以星形网络拓扑的形式与电网及各个氢气能源代理商建立信息连接通道；各个氢气能源代理商通过输电线与电网建立电能传输通道。

2.根据权利要求1所述的一种氢气能源调度系统，其特征在于，每个所述的氢气能源代理商，包括本地控制模块，本地控制模块采用星形网络拓扑的形式与数据记录模块、制氢模块、储氢缓冲模块及储氢模块、氢电转化模块、加氢模块建立信息连接通道；

本地控制模块中包括LSTM神经网络算法子模块，利用数据记录模块中的历史数据信息预测未来工作周期内的加氢站工作时间T(min)-工作时刻t(h)表，指导制氢模块、储氢缓冲模块及储氢模块提前开始氢气制取及加压储存工作，根据代理商处的实际耗氢需求，控制加氢模块完成实际加氢工作以满足正常需求；

制氢模块利用PEM质子交换膜电解制氢气，氢气缓冲模块实现储氢前加压、加氢前减压；

制氢模块、储氢缓冲模块及储氢模块通过氢气运输管道串联；储氢模块、储氢缓冲模块、加氢模块及氢电转化模块也通过氢气运输管道串联。

3.一种氢气能源调度方法，其特征在于，利用权利要求1或2所述的氢气能源调度系统，包括以下步骤：

区域总控制模块实现电网波动水平的实时监测及获取各氢气能源代理商在一个完整工作周期结束后的氢气富余量信息；

各个氢气能源代理商利用电网电能完成站内PEM质子交换膜电解制氢；在氢气富余时，将富余氢气利用氢电转化装置转化为电能输给电网，参与电网的调峰中。

4.根据权利要求3所述的氢气能源调度方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）制氢量历史数据读取并预测：针对单个氢气能源代理商，从数据记录模块中读取至少一周的制氢量M(kg)-工作时刻t(h)历史分布数据表，输入本地控制模块中，预测出未来一个完整工作日内的制氢量M`(kg)-工作时刻t(h)分布数据表并储存于数据记录模块中；

（2）制氢设备预计工作时间换算：在当前工作周期开始时刻，单个氢气能源代理商基于前一个工作周期预测出的制氢量M`(kg)-工作时刻t(h)分布数据表，结合正常工作情况下PEM质子交换膜电解槽的制氢成本C(kg/Wh)，即单位电能所能制取的氢气量，于本地控制模块中换算出电解槽预测的工作时间T(min)，得到工作时间T(min)-工作时刻t(h)表，输入本地制氢模块，以做好按预测情况开始制氢时设备所需的工作时间T(min)的准备；

具体换算公式为：，式中，P表示正常制氢情况下PEM质子交换膜电解槽的工作功率，其值为瞬时电流I和电压U的乘积，M`表示预测出的制氢量，C表示正常工作情况下PEM质子交换膜电解槽的制氢成本；

（3）制氢设备实际工作时间动态调整：在当前工作周期开始前的0.15个工作周期，制氢设备按预测的工作时间T(min)-工作时刻t(h)表开始制氢工作，本地控制单元结合实际加氢需求信息，计算预测设备工作时间T_p(min)与实际设备工作时间T_a(min)之间的差距，反馈输入本地制氢模块，动态调整实际设备工作时间T_a(min)；

（4）动态存储/补充氢量满足实际加氢需求：若氢气存在富余，将富余量输入储氢模块，控制储氢罐进气阀门的开度大小及时间，并设置储氢压力，加压储存该时间段内的多余氢气；若氢气存在不足，则将不足量输入储氢模块，控制储氢罐出气阀门的开度大小及时间，并于储氢缓冲模块中实现氢气减压，以调用先前时间段中的富余氢气来补充；

（5）有效氢气富余量计算：待到一个完整工作周期结束，储氢模块将储氢罐内的储氢量m0(kg)发送给本地控制模块，在确保罐内储氢量在满足基本的气压平衡及日后参与制氢补充的量m1(kg)后，本地控制模块将有效富余氢量m2(kg)发送给区域控制模块，；

（6）氢-电转换判断：区域总控制模块结合电网实际波动水平情况，通过以太网向各个本地控制模块发出是否需要将本地富余氢气以氢燃料电池为代表的氢电转换装置转化为电能的指令，即：在一个完整工作周期结束后，区域总控制模块若检测到电网此时处于负荷波峰段，且区域内存在氢气富余的代理商，则向该代理商发出利用富余氢气发电的指令；

（7）氢-电转换参与电网调峰：单个本地控制模块接收来自区域总控制模块的控制指令并将其输入氢电转化模块，控制储氢罐另一出气阀开度及时间，通过储氢缓冲模块减压后，将富余氢气输入以氢燃料电池为代表的氢电转化装置，实现富余氢气发电以参与电网调峰。