一种光伏制氢功率参数动态匹配方法及装置与流程

本发明涉及新能源发电与氢能制备协同控制，特别是涉及一种光伏制氢功率参数动态匹配方法及装置。

背景技术：

1、光伏制氢系统以光伏阵列作为电能供给端，以电解槽作为电能消耗与氢能转换负载，是实现可再生能源就地消纳与绿色氢能规模化生产的重要技术路径。

2、光伏出力易受光照强度、环境温度等气象因素影响，呈现出随机性、间歇性与快速波动的特性，而电解槽属于电化学惯性负载，其电压、电流与功率响应存在明显滞后，难以跟随光伏出力快速变化。

3、现有光伏制氢系统多采用固定功率匹配或简单阈值调节方式，未建立光伏出力波动特征与电解负载动态响应的精准适配关系，容易出现源荷功率失配、调节响应滞后、系统运行损耗偏高以及氢能产出稳定性不足等问题。

4、同时，常规控制方案未考虑组态切换与占空比调节的时延差异，缺乏对响应延迟的实时修正与前馈补偿机制，在光伏大幅波动工况下难以维持稳定的功率跟踪与安全运行状态，制约了光伏制氢系统的运行效率与工况适应性。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种光伏制氢功率参数动态匹配方法及装置，能够精准匹配光伏随机波动出力与电解负载动态响应特性，提升源荷功率协同适配能力。

2、本发明提供了一种光伏制氢功率参数动态匹配方法，所述方法包括：

3、构建光伏出力特性模型与电解负载响应模型，并确定源荷功率适配约束条件表以及响应延迟矩阵；

4、实时识别光伏出力的波动幅度、变化速度和持续时长，结合所述响应延迟矩阵计算出波动能量累积阈值，并依据累积阈值所在的区间生成波动模式标识；

5、根据所述适配约束条件表、能量累积阈值以及波动模式标识，匹配目标运行功率与电气参数，生成包含组态切换与占空比调节的多级指令序列；

6、按照所述多级指令序列，先粗调电解槽组态，再细调直流变换器占空比，记录每级调节后的中间电气量，用于更新响应延迟矩阵；

7、获取调节后的实际功率与目标功率的偏差作为功率传输偏差，结合更新后的响应延迟矩阵，通过误差逆向计算确定前馈补偿模型的权重参数矩阵；

8、将所述前馈补偿模型输出的提前修正量叠加至下一周期的多级指令序列，使源荷功率保持稳定适配。

9、在一个实施例中，所述构建光伏出力特性模型与电解负载响应模型，并确定源荷功率适配约束条件表以及响应延迟矩阵，包括：

10、采集历史辐照度与温度数据，通过时序回归拟合出光伏出力随环境变化的特性曲线；

11、基于电化学极化原理建立电解槽电压与电流的稳态响应方程，提取动态阻抗参数；

12、将光伏出力分段区间与电解负载区间执行笛卡尔积交叉匹配，生成源荷功率适配约束条件表；

13、测量各型组态切换与占空比调节动作的响应时延，以矩阵形式存储并初始化为响应延迟矩阵。

14、在一个实施例中，所述实时识别光伏出力的波动幅度、变化速度和持续时长，结合所述响应延迟矩阵计算出波动能量累积阈值，并依据累积阈值所在的区间生成波动模式标识，包括：

15、对连续采样的光伏出力序列执行滑动窗口差分运算，提取波动幅度与变化速度的特征值；

16、将响应延迟矩阵中各环节的时延作为积分权重，对波动功率的绝对值进行时间累积以计算能量累积阈值；

17、设定多个连续的累积阈值区间，每个区间赋予唯一的波动模式编码作为标识；

18、将计算得到的能量累积阈值与各区间边界进行比较，输出匹配的波动模式标识。

19、在一个实施例中，所述根据所述适配约束条件表、能量累积阈值以及波动模式标识，匹配目标运行功率与电气参数，生成包含组态切换与占空比调节的多级指令序列，包括：

20、依据波动模式标识与能量累积阈值，查询适配约束条件表以确定目标运行功率与备用功率区间；

21、在目标功率区间内，以系统综合损耗最小化为优化目标，搜索匹配的电解槽组态与直流变换器电气参数；

22、将组态切换动作分解为串联数量调整指令与并联支路通断指令，形成粗调指令层级；

23、将占空比调节分解为步进式递增或递减指令，按执行先后时序排列生成多级指令序列。

24、在一个实施例中，所述按照所述多级指令序列，先粗调电解槽组态，再细调直流变换器占空比，记录每级调节后的中间电气量，用于更新响应延迟矩阵，包括：

25、顺序执行组态切换指令中的每一子动作，采集切换后电解槽的端电压与电流作为第一中间电气量；

26、根据第一中间电气量与指令目标值的偏差，计算实际响应时延并加权更新响应延迟矩阵对应元素；

27、继续执行占空比细调指令中各步进动作，记录每步调节后的输出电压与功率作为第二中间电气量；

28、将每次占空比调节的实际建立时延反馈至响应延迟矩阵的占空比响应子矩阵中。

29、在一个实施例中，所述获取调节后的实际功率与目标功率的偏差作为功率传输偏差，结合更新后的响应延迟矩阵，通过误差逆向计算确定前馈补偿模型的权重参数矩阵，包括：

30、将调节后稳态采集的实际功率与目标功率逐点相减，得到功率传输偏差向量；

31、以更新后的响应延迟矩阵作为误差传播路径的权重系数，逆向分配各采样时刻的偏差贡献值；

32、采用递推最小二乘算法，根据逆向分配的偏差值迭代更新前馈补偿模型的权重参数矩阵；

33、若当前轮次的偏差平方和相对于上一轮的变化率低于收敛阈值时，输出固定的权重参数矩阵。

34、在一个实施例中，所述将所述前馈补偿模型输出的提前修正量叠加至下一周期的多级指令序列，使源荷功率保持稳定适配，包括：

35、将前馈补偿模型依据当前权重参数矩阵计算出的提前修正量，与原始目标功率曲线进行矢量叠加；

36、根据叠加后的修正目标功率曲线重新查询适配约束条件表，调整下一周期多级指令序列的起始参数；

37、在下一周期的波动能量累积阈值计算环节中嵌入所述提前修正量，以提前抵消预测偏差；

38、输出叠加完成后的完整多级指令序列，驱动源荷功率实现预适配与稳定跟踪。

39、本发明还提供了一种光伏制氢功率参数动态匹配装置，应用于上述任一项实施例所述的光伏制氢功率参数动态匹配方法，所述装置包括：

40、建模模块，用于构建光伏出力特性模型与电解负载响应模型，并确定源荷功率适配约束条件表以及响应延迟矩阵；

41、识别模块，用于实时识别光伏出力的波动幅度、变化速度和持续时长，结合所述响应延迟矩阵计算出波动能量累积阈值，并依据累积阈值所在的区间生成波动模式标识；

42、生成模块，用于根据所述适配约束条件表、能量累积阈值以及波动模式标识，匹配目标运行功率与电气参数，生成包含组态切换与占空比调节的多级指令序列；

43、调节模块，用于按照所述多级指令序列，先粗调电解槽组态，再细调直流变换器占空比，记录每级调节后的中间电气量，用于更新响应延迟矩阵；

44、逆算模块，用于获取调节后的实际功率与目标功率的偏差作为功率传输偏差，结合更新后的响应延迟矩阵，通过误差逆向计算确定前馈补偿模型的权重参数矩阵；

45、修正模块，用于将所述前馈补偿模型输出的提前修正量叠加至下一周期的多级指令序列，使源荷功率保持稳定适配。

46、本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述的光伏制氢功率参数动态匹配方法。

47、本发明还提供了一种计算机存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的光伏制氢功率参数动态匹配方法。

48、本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的光伏制氢功率参数动态匹配方法。

49、上述光伏制氢功率参数动态匹配方法，能够精准匹配光伏随机波动出力与电解负载动态响应特性，提升源荷功率协同适配能力。

50、通过组态粗调与占空比细调结合的分级调节方式，兼顾调节速度与控制精度，降低系统调节过程中的能量损耗。

51、实时更新响应延迟矩阵并引入前馈补偿，有效克服调节滞后带来的功率失配问题，提升系统运行稳定性。

52、以波动能量与模式作为调节依据，增强系统对不同气象工况的适应能力，保障电解槽安全稳定运行，提升光伏能源消纳水平与氢能连续产出能力。