一种基于水冷散热的氢能源发电系统的制作方法

本发明涉及氢能源发电，尤其涉及一种基于水冷散热的氢能源发电系统。

背景技术：

1、随着氢能源发电装置在通信基站备用电源、氢能路灯、偏远地区离网供电系统等室外场景中的大规模部署，安装箱内部温度对发电装置的安全性、发电效率与设备寿命具有直接影响。氢能源发电装置在运行过程中，电堆温度过高会加速膜电极衰减，温度过低则降低发电效率。同时，室外安装箱所承受的环境因素包括气温、太阳辐射、风速及降雨等，环境因素使箱体内部温度变化呈现高度复杂的非线性特征。尤其在降雨天气下，降雨对箱体温度产生多重非线性耦合效应，具体表现为降雨初期的蒸发冷却效应、持续降雨过程中雨水膜形成的隔热效应，以及雨后高湿环境下对流换热的显著增强。上述耦合效应使得箱体温度预测极为困难，传统基于单一气象参数或经验公式的预测方法难以满足工程精度需求。

2、中国专利公开号cn105848448a公开了一种室外氢能源发电装置的温度控制系统，包括：机柜、氢柜；机柜内设有主控单元、电堆单元、通风单元和dc单元，机柜包括柜体、前门和后门；前门上设有多个进风口，进风口内安装有进风扇，后门上设有多个排风口；所述进风口的内侧安装有可更换的过滤棉，外侧安装有防水板；所述前门和后门均采用夹层结构，包括内外两层钢板和中间夹层，中间夹层为保温材料层；由此可见，上述技术方案存在以下问题：现有技术采用事后调节的被动温度控制机制，缺乏对降雨等环境因素的热影响预判能力，且将箱体视为均一控制对象，无法基于空间温度分布差异进行自适应分区调控，导致降雨天气下温度预测滞后、控制效果差。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于水冷散热的氢能源发电系统，用以克服现有技术中未对降雨场景下箱体表面的辐射过载与散热阻滞进行差异化感知与分区诊断，导致温度预测模型在降雨天气下精度显著下降的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于水冷散热的氢能源发电系统，包括：

3、热负荷分析模块，其用以基于箱体温差以及降雨辐射遮蔽度确定是否执行热负荷分析；

4、热敏感分析模块，其用以在热负荷分析中，基于箱体表面温度场的热点温升速率确定是否针对目标箱体进行热敏感分析,热敏感分析中基于温度梯度离散度确定是否将敏感单元划分基准由均匀网格基准调整为热特征追踪基准，以及基于热点聚焦系数确定追踪基准是否由全局覆盖调整为局域聚焦，基于划分基准进行划分得到若干敏感单元，基于热流密度偏差值确定敏感单元的失稳耦合类别；

5、模型修正模块，其用以基于敏感单元数量确定修正方式是否由全局修正调整为分区修正，分区修正中基于失稳耦合度确定分区修正基准是否由失稳均衡值调整为失稳类别；

6、散热控制模块，其用以基于接收到的温度预测值对应生成氢能源发电装置的水冷散热控制参数。

7、进一步地，所述热负荷分析模块响应于箱体温差大于预设箱体温差或降雨辐射遮蔽度小于预设降雨辐射遮蔽度的条件，确定执行热负荷分析；

8、所述降雨辐射遮蔽度基于降雨强度与太阳辐射强度确定；

9、所述降雨辐射遮蔽度与降雨强度为正相关关系；

10、所述降雨辐射遮蔽度与太阳辐射强度为负相关关系。

11、进一步地，所述热敏感分析模块响应热点温升速率大于预设热点温升速率的条件，确定针对目标箱体进行热敏感分析。

12、进一步地，所述热敏感分析模块响应温度梯度离散度小于预设温度梯度离散度的条件，确定敏感单元划分基准为均匀网格基准；

13、所述温度梯度离散度基于箱体表面各采样点的温度梯度幅值确定。

14、进一步地，所述热敏感分析模块响应温度梯度离散度大于或等于预设温度梯度离散度的条件，确定敏感单元划分基准为热特征追踪基准。

15、进一步地，所述热敏感分析模块响应热点聚焦系数小于预设热点聚焦系数的条件，确定追踪基准为全局覆盖；

16、响应热点聚焦系数大于或等于预设热点聚焦系数的条件，确定追踪基准为局域聚焦；

17、所述热点聚焦系数基于热点温升速率与温度梯度离散度确定。

18、进一步地，所述热敏感分析模块响应热流密度偏差值大于预设热流密度偏差值的条件，确定失稳耦合类别为辐射过载型失稳；

19、响应热流密度偏差值小于或等于预设热流密度偏差值的条件，确定失稳耦合类别为散热阻滞型失稳；

20、所述热流密度偏差值基于各敏感单元对应的热流密度确定。

21、进一步地，所述模型修正模块响应敏感单元数量小于预设敏感单元数量的条件，确定修正方式为全局修正。

22、进一步地，所述模型修正模块响应敏感单元数量大于或等于预设敏感单元数量的条件，确定修正方式为分区修正。

23、进一步地，所述模型修正模块响应失稳耦合度小于预设失稳耦合度的条件，确定分区修正基准为失稳均衡值；

24、响应失稳耦合度大于或等于预设失稳耦合度的条件，确定分区修正基准为失稳类别；

25、所述失稳耦合度基于各敏感单元对应的热流密度偏差值确定。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过箱体温差反映箱体向环境散热或吸热的驱动力大小，通过降雨辐射遮蔽度反映当前降雨对太阳辐射的衰减程度，基于箱体温差以及降雨辐射遮蔽度确定是否执行热负荷分析，避免了在箱体与环境接近热平衡且降雨遮蔽效应不显著时进行无效的热负荷计算，降低了系统感知层的计算功耗。

27、本发明热敏感分析模块通过热点温升速率反映箱体表面最高温度点在时间维度上的热异常紧迫程度，基于热点温升速率确定是否针对目标箱体进行热敏感分析，避免了对无显著热尖峰特征的箱体进行无效的分区诊断，提高了热敏感分析触发的针对性与时效性；通过温度梯度离散度反映箱体表面温度变化的空间不均匀程度，基于温度梯度离散度确定敏感单元划分基准是否由均匀网格基准调整为热特征追踪基准；通过热点聚焦系数反映热尖峰在时间维度上的温升紧迫程度与空间维度上的温度梯度离散程度的综合特征，基于热点聚焦系数确定热特征追踪基准是否由全局覆盖调整为局域聚焦，避免将相邻正常区域误划入异常敏感单元，提高了敏感单元划分的空间精度；通过热流密度偏差值确定敏感单元的失稳耦合类别为辐射过载型失稳或散热阻滞型失稳，提高了后续模型修正准确性。

28、本发明模型修正模块通过敏感单元数量反映箱体表面的热异常区域，基于敏感单元数量确定修正方式是否由全局修正调整为分区修正；通过失稳耦合度反映各敏感单元实测热流偏离理论热流的相对程度及其失稳方向，基于失稳耦合度确定分区修正基准是否由失稳均衡值调整为失稳类别，克服了现有技术对所有异常区域采用统一修正方向反而加剧预测偏差的技术缺陷，提高了降雨天气下箱体温度预测模型的精度。

1.一种基于水冷散热的氢能源发电系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于水冷散热的氢能源发电系统，其特征在于，所述热负荷分析模块响应于箱体温差大于预设箱体温差或降雨辐射遮蔽度小于预设降雨辐射遮蔽度的条件，确定执行热负荷分析；

3.根据权利要求2所述的基于水冷散热的氢能源发电系统，其特征在于，所述热敏感分析模块响应热点温升速率大于预设热点温升速率的条件，确定针对目标箱体进行热敏感分析。

4.根据权利要求3所述的基于水冷散热的氢能源发电系统，其特征在于，所述热敏感分析模块响应温度梯度离散度小于预设温度梯度离散度的条件，确定敏感单元划分基准为均匀网格基准；

5.根据权利要求4所述的基于水冷散热的氢能源发电系统，其特征在于，所述热敏感分析模块响应温度梯度离散度大于或等于预设温度梯度离散度的条件，确定敏感单元划分基准为热特征追踪基准。

6.根据权利要求5所述的基于水冷散热的氢能源发电系统，其特征在于，所述热敏感分析模块响应热点聚焦系数小于预设热点聚焦系数的条件，确定追踪基准为全局覆盖；

7.根据权利要求6所述的基于水冷散热的氢能源发电系统，其特征在于，所述热敏感分析模块响应热流密度偏差值大于预设热流密度偏差值的条件，确定失稳耦合类别为辐射过载型失稳；

8.根据权利要求7所述的基于水冷散热的氢能源发电系统，其特征在于，所述模型修正模块响应敏感单元数量小于预设敏感单元数量的条件，确定修正方式为全局修正。

9.根据权利要求8所述的基于水冷散热的氢能源发电系统，其特征在于，所述模型修正模块响应敏感单元数量大于或等于预设敏感单元数量的条件，确定修正方式为分区修正。

10.根据权利要求9所述的基于水冷散热的氢能源发电系统，其特征在于，所述模型修正模块响应失稳耦合度小于预设失稳耦合度的条件，确定分区修正基准为失稳均衡值；