一种可再生能源直流微网制氢的决策方法与流程

1.本发明涉及电力技术领域，尤其是一种可再生能源直流微网制氢的决策方法。


背景技术：

2.近年来，我国风电、光伏等新能源发电持续快速发展，装机容量和发电量均已居世界第 一。同时，作为重要的二次能源，我国氢能产业预计在2030年将达到万亿规模。通过可再 生能源电解水制氢，实现将电能转化为氢气利用，不仅可有效解决我国可再生能源发电消纳 难题，也有利于满足氢能的需求。利用电解水制氢将富余电能转化为氢能，不仅可以解决可 再生能源发电消纳难题，而且可以满足氢能的快速增长需求。基于直流微网实现风电、光伏、 储能与制氢的有机耦合，提高系统效率、降低制氢成本，为可再生能源高效低成本制氢提供 可复制的解决方案，满足绿色、低碳能源的重大需求，推动我国可再生能源和氢能产业的创 新发展。其典型结构如图1所示。其中配电网通过ac/dc变流器接入直流母线，风机通过 ac/dc变流器接入直流母线，光伏通过dc/dc变换器接入直流母线，储能电池通过dc/dc 变换器接入直流母线，制氢电解槽通过dc/dc变换器接入直流母线。
3.制氢电解槽可能发生功率波动，在此情况下，为了确保储能的充放电过程能够尽量匹配 工况，需要在运行过程中对储能进行合理的调度和管理，尤其是当上级调度机构设定可再生 能源直流微网并入配电网但无交互功率或者交互功率受限时，需要优化储能的充放电功率， 并保障系统调度满足电网要求。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提出一种可再生能源直流微网制氢的决策方法，可为可 再生能源高效、低成本、大规模制氢提供创新解决方案，并针对未来我国可再生能源和氢能 产业的重大发展需求，提供科学技术支撑。
5.本发明的技术方案为：一种可再生能源直流微网制氢的决策方法，包括如下步骤：
6.步骤一：可再生能源直流微网能量管理系统实时监测运行数据，当可再生能源直流微网 中各单元运行时，由可再生能源直流微网能量管理系统获取当前时刻各个单元的功率信息， 包括制氢功率，风电功率，光伏功率，储能单元功率，储能单元soc，输出上述当前时刻各 个单元的功率信息；
7.步骤二：可再生能源直流微网能量管理系统将步骤一输出的当前时刻各个单元的功率信 息作为输入，结合各个单元下一时刻t 1的功率预测信息，包括：下一时刻制氢功率预测值， 下一时刻风电功率预测值，下一时刻光伏功率预测值，并根据制氢功率的变化程度进行判断， 计算下一时刻储能单元功率值作为输出；
8.步骤三：可再生能源直流微网能量管理系统基于上述计算进行自主决策，发出执行指令 使得储能单元将步骤二的输出的下一时刻储能单元功率值作为储能单元功率目标值，并进行 跟踪调整，完成系统的运行优化。
9.有益效果：
10.本发明提出一种可再生能源直流微网制氢的决策方法，基于制氢功率，风电功率，光伏 功率，储能单元功率在当前时刻和预测时刻的功率值，以及储能单元的soc，并判断制氢功 率的变化，启动输出策略变化调整，计算下一时刻储能单元功率作为目标优化功率值，对储 能单元功率进行调整从而优化运行。本发明可为可再生能源高效、低成本、大规模制氢提供 创新解决方案，并针对未来我国可再生能源和氢能产业的重大发展需求，提供科学技术支撑。
附图说明
11.图1可再生能源直流微网制氢示意图；
12.图2本发明的一种可再生能源直流微网制氢的决策方法流程图。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描 述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明 中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
14.根据本发明的一个实施例，如图2所示，一种可再生能源直流微网制氢的决策方法其实 现流程如下：
15.步骤一：可再生能源直流微网能量管理系统实时监测运行数据，当可再生能源直流微网 中各单元运行时，由可再生能源直流微网能量管理系统获取当前时刻各个单元的功率信息， 包括制氢功率，风电功率，光伏功率，储能单元功率，储能单元soc，输出上述当前时刻各 个单元的功率信息；
16.步骤二：可再生能源直流微网能量管理系统将步骤一输出的当前时刻各个单元的功率信 息作为输入，结合各个单元下一时刻t 1的功率预测信息，包括：下一时刻制氢功率预测值， 下一时刻风电功率预测值，下一时刻光伏功率预测值，并根据制氢功率的变化程度进行判断， 计算下一时刻储能单元功率值作为输出；
17.步骤三：可再生能源直流微网能量管理系统基于上述计算进行自主决策，发出执行指令 使得储能单元将步骤二的输出的下一时刻储能单元功率值作为储能单元功率目标值，并进行 跟踪调整，完成系统的运行优化。
18.根据本发明的一个实施例，所述步骤一：可再生能源直流微网能量管理系统实时监测运 行数据，当可再生能源直流微网中各单元运行时，由可再生能源直流微网能量管理系统获取 当前时刻各个单元的功率信息，包括制氢功率，风电功率，光伏功率，储能单元功率，储能 单元soc，输出上述当前时刻各个单元的功率信息，具体包括：
19.当各单元运行时，由可再生能源直流微网能量管理系统获取当前时刻t各个单元的功率 信息，包括制氢功率p
h,t
，风电功率p
w,t
，光伏功率p
p,t
，储能单元功率p
e,t
，储能单元荷电 状态soc。
20.根据本发明的一个实施例，所述步骤二：可再生能源直流微网能量管理系统将步骤一输 出的当前时刻各个单元的功率信息作为输入，结合各个单元下一时刻t 1的功率预测信息， 包括：下一时刻制氢功率预测值，下一时刻风电功率预测值，下一时刻光伏功率预
测值，并 根据制氢功率的变化程度进行判断，计算下一时刻储能单元功率值作为输出；具体包括：
21.可再生能源直流微网能量管理系统将步骤一的当前时刻各个单元的功率信息作为输入， 结合各个单元下一时刻t 1的功率预测信息，包括下一时刻制氢功率预测值p
h,t 1
，下一时刻 风电功率预测值p
w,t 1
，下一时刻光伏功率预测值p
p,t 1
，并根据制氢功率的变化程度进行判 断，计算下一时刻储能单元功率值p
e,t 1
作为输出。
22.参见图2，具体包括如下步骤：
23.启动制氢功率变化判断，判断p
h,t 1
是否大于p
h,t
，具体如下：
24.当p
h,t 1
>p
h,t
时，储能单元启动输出策略调整，进一步分析如下步骤(1)和(2)：
25.(1)如果p
h,t 1
‑
p
h,t
>α
h
，且时，判断：
26.当soc<soc
l
：
27.则p
e,t 1
＝0；
28.当soc>soc
l
：
29.则p
e,t 1
＝(|p
h,t 1
|
‑
|p
w,t 1
p
p,t 1
|)(k
hh
|soc
‑
soc
l
|2 k
h
|soc
‑
soc
l
| k
hb
)；
30.(2)如果p
h,t 1
‑
p
h,t
>α
h
，且时，判断：
31.当soc<soc
l
：
32.p
e,t 1
＝0；
33.当soc>soc
l
：
34.p
e,t 1
＝(|p
h,t 1
|
‑
|p
w,t 1
p
p,t 1
|)(k
h
|soc
‑
soc
l
| k
hb
)；
35.当上述各条件不满足时，p
e,t 1
不作调整；
36.其中：α
h
、β
h
、soc
l
、k
hh
、k
h
、k
hb
分别为储能单元的功率增量触发值、功率增量 变化阈值、荷电状态下限值、功率增量二次调节因子、功率增量调节因子、功率增量调节因 子基准值。
37.计算完毕后，储能输出p
e,t 1
的功率。
38.当p
h,t 1
<p
h,t
时，储能单元启动吸收策略调整，进一步分析如下步骤(1)和(2)：
39.(1)如果p
h,t
‑
p
h,t 1
>α
l
且时，判断：
40.当soc>soc
h
：
41.则p
e,t 1
＝0
42.当soc<soc
h
：
43.则p
e,t 1
＝(|p
w,t 1
p
p,t 1
|
‑
|p
h,t 1
|)(k
ll
|soc
h
‑
soc|2 k
l
|soc
h
‑
soc| k
lb
)；
44.(2)如果p
h,t
‑
p
h,t 1
>α
l
且时，判断：
45.当soc>soc
h
：
46.则p
e,t 1
＝0；
47.当soc<soc
h
：
48.则p
e,t 1
＝(|p
w,t 1
p
p,t 1
|
‑
|p
h,t 1
|)(k
l
|soc
h
‑
soc| k
lb
)；
49.当上述各条件不满足时，p
e,t 1
不作调整；
50.其中α
l
、β
l
、soc
h
、k
ll
、k
l
、k
lb
分别为储能单元的功率减量触发值、功率减量变 化阈值、荷电状态上限值、功率减量二次调节因子、功率减量调节因子、功率减量调节因子 基准值。
51.计算完毕后，储能吸收p
e,t 1
的功率。
52.根据本发明的一个实施例，所述步骤三：可再生能源直流微网能量管理系统基于上述计 算进行自主决策，发出执行指令使得储能单元将步骤二的输出的下一时刻储能单元功率值作 为储能单元功率目标值，并进行跟踪调整，完成系统的运行优化，其中储能单元将步骤二的 输出p
e,t 1
作为功率目标值，并进行跟踪调整，完成系统的运行优化。
53.综上，本发明提出一种可再生能源直流微网制氢的决策方法，可为可再生能源高效、低 成本、大规模制氢提供创新解决方案，并针对未来我国可再生能源和氢能产业的重大发展需 求，提供科学技术支撑。
54.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理 解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员 来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显 而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。