储能和制氢联供系统及其耦合控制方法、存储介质

1.本发明涉及电力辅助以及储能耦合制氢技术领域，具体地涉及一种储能和制氢联供系统及其耦合控制方法、存储介质。


背景技术：

2.随着清洁能源发展和能源低碳化转型，光伏发电和风力发电等新能源发电装机量快速增长。但是，光伏发电和风力发电均具有波动性和间歇性问题，对电力系统的安全可靠运行带来了挑战，导致日常电网需要更多的调峰调频辅助服务。
3.另一方面，为了保障西北地区的清洁能源能够有效地传输到东部发达地区，我国建设了很多条特高压输电工程进行西电东送。而特高压直流输电工程导致电力系统中电力旋转惯量降低，电力系统的运行方式更加复杂。因此，光伏发电和风力发电等新能源发电技术的推广应用，以及特高压直流输电工程的快速发展，导致电力系统的调频需求显著增加。而电力频率稳定对于电力系统的安全可靠运行具有至关重要的价值。
4.目前，电网的电力调频调峰服务主要依赖于火电发电机组和水力发电机组实现。但是，火力发电机组的调频过程存在机组调节性能差、调节成本高以及污染排放高的问题，导致火电机组参与调频辅助服务的积极性差。而水力发电机组主要位于西南地区，只能服务于西南地区的电力系统运行。
5.现阶段，锂电池储能辅助火电机组提供调频辅助服务已经处于快速发展阶段。但是，调频信号的特性导致锂电池储能在参与调频辅助服务时需要频繁充放电，造成电池性能快速衰减，严重损害电池寿命。并且，锂电池储能必须依赖于发电厂布置，在部署上存在较大局限性和诸多限制。
6.综上所述，现有储能电站在参与电力调峰调频辅助服务过程中性能衰减过快且成本高。


技术实现要素：

7.本发明解决的技术问题是如何在提供电力辅助服务的同时延长设备使用寿命。
8.为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种储能和制氢联供系统的耦合控制方法，包括：接收调度信号；至少根据所述调度信号调节储能设备的第一运行功率和/或制氢设备的第二运行功率，以使所述第一运行功率和第二运行功率之和等于所述调度信号指示的目标功率。
9.可选的，所述调度信号为调峰信号，所述至少根据所述调度信号调节储能设备的第一运行功率和/或制氢设备的第二运行功率包括：根据所述调峰信号、当前时间所属时段以及调峰收益调节所述第一运行功率和/或第二运行功率。
10.可选的，所述根据所述调峰信号、当前时间所属时段以及调峰收益调节所述第一运行功率和/或第二运行功率包括：根据调峰收益确定联合运行时段；若当前时间属于所述联合运行时段，则按所述目标功率分配调节所述第一运行功率和第二运行功率；若当前时
间不属于所述联合运行时段，则按所述目标功率调节所述第一运行功率。
11.可选的，所述根据调峰收益确定联合运行时段包括：所述调峰收益越大，所述联合运行时段越长。
12.可选的，所述联合运行时段内所述储能设备的预设运行功率范围的下限，根据所述储能设备在非联合运行时段内因响应所述调峰信号而转移的电量确定。
13.可选的，所述耦合控制方法还包括：当联合运行时段剩余第一预设时长时，检测所述储能设备的荷电状态；若所述储能设备的荷电状态大于第一预设阈值，则提高所述第二运行功率。
14.可选的，所述耦合控制方法还包括：若所述制氢设备的第二运行功率已经提升至预设运行功率范围的上限，则在所述联合运行时段结束后控制所述制氢设备继续运行以消耗所述储能设备的电量。
15.可选的，所述调度信号为调频信号，所述至少根据所述调度信号调节储能设备的第一运行功率和/或制氢设备的第二运行功率包括：根据所述调频信号、当前时间所属时段以及所述储能设备的荷电状态调节所述第一运行功率和/或第二运行功率。
16.可选的，所述根据所述调频信号、当前时间所属时段以及所述储能设备的荷电状态调节所述第一运行功率和/或第二运行功率包括：根据所述储能设备的荷电状态确定联合运行时段；若当前时间属于所述联合运行时段，则按所述目标功率分配调节所述第一运行功率和第二运行功率；若当前时间不属于所述联合运行时段，则按所述目标功率调节所述第一运行功率。
17.可选的，所述联合运行时段内所述储能设备的预设运行功率范围的上限，根据所述储能设备在非联合运行时段内因响应所述调频信号而转移的电量确定。
18.可选的，所述耦合控制方法还包括：在当前时刻距离谷电价时段结束小于第二预设时长时，检测所述储能设备的荷电状态；若所述储能设备的荷电状态小于第二预设阈值，则调整所述分配顺序以使所述储能设备的分配顺序优先于所述制氢设备。
19.可选的，所述根据所述储能设备的荷电状态确定联合运行时段包括：所述储能设备的荷电状态变化越大，所述联合运行时段越长。
20.可选的，所述联合运行时段至少覆盖谷电价时段。
21.可选的，所述联合运行时段的第一开始时间早于所述谷电价时段的第二开始时间，并且，所述第一开始时间与所述第二开始时间之间的时间偏差，根据所述制氢设备将所述储能设备的荷电状态消耗至预设荷电状态所需时间确定。
22.可选的，所述若当前时间属于所述联合运行时段，则按所述目标功率分配调节所述第一运行功率和第二运行功率包括：若当前时间属于所述联合运行时段，则根据所述联合运行时段所属电价时段确定分配顺序；按照所述目标功率优先调节分配顺序靠前的设备的运行功率；若所述目标功率超出所述分配顺序靠前的设备的运行功率的预设运行功率范围，则按超出部分调节分配顺序靠后的设备的运行功率；或者，若所述分配顺序靠前的设备的功率达到预设运行功率范围的上限，则按照所述目标功率调节分配顺序靠后的设备的运行功率。
23.可选的，当所述调度信号为调频信号时，所述按所述目标功率分配调节所述第一运行功率和第二运行功率还包括：当所述分配顺序为所述储能设备优先于所述制氢设备，
且所述目标功率的变化量大于所述储能设备的预设浅充浅放范围时，将所述目标功率按比例分配至所述第一运行功率和第二运行功率。
24.可选的，所述根据所述联合运行时段所属电价时段确定分配顺序包括：当所述联合运行时段所属电价时段为谷电价时段时，确定所述分配顺序为所述制氢设备优先于所述储能设备；当所述联合运行时段所属电价时段为非谷电价时段时，确定所述分配顺序为所述储能设备优先于所述制氢设备。
25.可选的，所述联合运行时段所属电价时段不同，所述制氢设备的预设运行功率范围不同。
26.可选的，所述耦合控制方法还包括：未接收到调度信号期间，按待调度状态调节所述第一运行功率和第二运行功率。
27.可选的，所述制氢设备在待调度状态的第二运行功率根据当前时间所属时段以及预设运行功率范围确定。
28.可选的，所述储能设备的待调度状态为待机状态，或者，所述储能设备在待调度状态的第一运行功率根据调度信号、当前时间所属时段以及预设运行功率范围确定。
29.可选的，未接收到调度信号期间，所述制氢设备按待调度状态运行时的能量获取自所述储能设备。
30.可选的，在接收调度信号之前，所述耦合控制方法还包括：根据历史数据确定当前运行周期内参与调度服务的服务类型；根据确定的服务类型计算所述当前运行周期内的可辅助电量并上报。
31.可选的，所述历史数据包括历史上参与调度服务的收益数据。
32.可选的，所述可辅助电量根据功率变化量确定，其中，所述功率变化量为参与调度服务的设备在待调度状态的运行功率与预设运行功率范围的边界之间的差值。
33.为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种储能和制氢联供系统，包括：储能设备，用于将交流电转换为直流电并存储；制氢设备，用于利用电能制备得到氢气；控制模块，分别耦接所述储能设备和制氢设备，所述控制模块用于执行上述耦合控制方法以至少根据接收到的调度信号调节所述储能设备的第一运行功率以及所述制氢设备的第二运行功率。
34.可选的，所述储能和制氢联供系统还包括：充电模块，与所述储能设备耦接以向外输出所述储能设备存储的电量。
35.可选的，所述储能和制氢联供系统还包括：加氢模块，与所述制氢设备耦接以向外输出所述制氢设备制备得到的氢气。
36.为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述方法的步骤。
37.与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
38.本发明实施例提供一种储能和制氢联供系统的耦合控制方法，包括：接收调度信号；至少根据所述调度信号调节储能设备的第一运行功率和/或制氢设备的第二运行功率，以使所述第一运行功率和第二运行功率之和等于所述调度信号指示的目标功率。
39.较之现有技术进行电力调频调峰辅助服务时存在的诸多缺陷，本实施方案能够在提供电力辅助服务的同时延长设备使用寿命，且充电和制氢期间的耗电成本低，还能够减
少新能源弃电，且储能和制氢联供系统的部署灵活。
40.具体而言，储能设备和制氢设备共同响应调度信号，调度信号合理分配至两种设备，利于在提供电力辅助服务的同时延长设备使用寿命，提高资产全生命周期利用率。针对现有储能电站单独参与电力调峰调频辅助服务过程中性能衰减过快且投资成本高的技术问题，本实施方案利用制氢设备寿命长且具有高纯氢产物的优势，通过对两种设备的耦合控制来延缓电池储能设备在参与电力调频调峰辅助服务过程中因频繁调整充电和放电功率导致的设备性能快速衰减的问题，使得延迟储能设备的使用寿命成为可能。
41.进一步，针对制氢设备在现有电力辅助服务市场规则中难以单独参与电力辅助服务，且用户侧单独设置制氢设备因执行工商业电价制度导致用电成本高而难以商业化运营的技术问题。本实施方案通过响应调度信号的方式参与电力辅助服务，从而利用储能设备和制氢设备的电力调频、调峰辅助收益进行储能和制氢，降低充电和制氢期间的耗电成本。
42.进一步，光伏发电、风力发电具有发电波动性、间隔性特点，对电网有较大冲击。本实施方案通过耦合控制储能设备和制氢设备提供电力调频、调峰辅助服务，可以更多的消纳电网多余电量，间接促进新能源消纳，减少新能源弃电。
43.本发明实施例还提供一种储能和制氢联供系统，包括：储能设备，用于将交流电转换为直流电并存储；制氢设备，用于利用电能制备得到氢气；控制模块，分别耦接所述储能设备和制氢设备，所述控制模块用于执行上述耦合控制方法以至少根据接收到的调度信号调节所述储能设备的第一运行功率以及所述制氢设备的第二运行功率。
44.本实施方案所述储能和制氢联供系统能够提供电力调频辅助服务和电力调峰辅助服务，不仅利用储能设备和制氢设备的电力辅助服务收益降低充电和制氢设备的耗电成本，而且通过储能和制氢设备耦合运行控制，能够延缓电池储能容量衰减和提高设备资产利用率。
45.进一步，在用户侧实现储能和制氢的联合服务，所述储能和制氢联供系统的部署灵活，如能够灵活根据用户需求进行部署、能够独立于电网设置，如能够在发电厂之外地方灵活部署。由此，可以在东部地区城市郊区建设独立运行储能和制氢联供系统，有效地解决了依赖火力发电厂或新能源发电厂建设储能和制氢设备的瓶颈问题。
46.进一步，储能设备的储能可以用于为新能源汽车提供充电服务。
47.进一步，由于火电厂离市区较远，现有设置于火电厂的制氢设备的产氢需要运输到城市内的加氢站，而氢气运输成本较高。本实施方案所述储能和制氢联供系统能够灵活、独立部署，因而制氢设备制备得到的氢气无需长途运输即可直接为新能源汽车提供加氢服务。由此，考虑到氢气运输成本远高于输电成本，本实施方案通过输电代替输氢的方式来有效降低氢气运输成本。
附图说明
48.图1是本发明实施例一种储能和制氢联供系统的示意图；
49.图2是本发明实施例一种储能和制氢联供系统的耦合控制方法的流程图；
50.图3是图1示出的储能和制氢联供系统的信息连接框图；
51.图4是图2中步骤s102的第一个具体实施方式的流程图；
52.图5是图2中步骤s102的第二个具体实施方式的流程图。
具体实施方式
53.如背景技术所言，现有储能电站在参与电力调峰、调频辅助服务过程中性能衰减过快且成本高。
54.本技术发明人经过分析发现，除了电池储能电站之外，电解水制氢设备同样具有良好的调节性能，是电力调频调峰辅助服务的优质供应资源。但是，在现阶段，尚没有电解水制氢设备辅助风力发电、光伏发电的技术应用。并且，制氢设备在中国电力辅助服务市场规则中难以单独参与电力辅助服务。此外，用户侧单独设置制氢设备需要执行工商业电价制度，导致用电成本高，难以商业化运营。
55.目前更没有电池储能和电解水制氢联合提供电力调频、调峰辅助服务的工程和技术。
56.为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种储能和制氢联供系统的耦合控制方法，包括：接收调度信号；至少根据所述调度信号调节储能设备的第一运行功率和/或制氢设备的第二运行功率，以使所述第一运行功率和第二运行功率之和等于所述调度信号指示的目标功率。
57.本实施方案能够在提供电力辅助服务的同时延长设备使用寿命，且充电和制氢期间的耗电成本低，还能够减少新能源弃电，且储能和制氢联供系统的部署灵活。
58.具体而言，储能设备和制氢设备共同响应调度信号，调度信号合理分配至两种设备，利于在提供电力辅助服务的同时延长设备使用寿命，提高资产全生命周期利用率。针对现有储能电站单独参与电力调峰调频辅助服务过程中性能衰减过快且投资成本高的技术问题，本实施方案利用制氢设备寿命长且具有高纯氢产物的优势，通过对两种设备的耦合控制来延缓电池储能设备在参与电力调频、调峰辅助服务过程中因频繁调整充电和放电功率导致的设备性能快速衰减的问题，使得延迟储能设备的使用寿命成为可能。
59.进一步，针对制氢设备在现有电力辅助服务市场规则中难以单独参与电力辅助服务，且用户侧单独设置制氢设备因执行工商业电价制度导致用电成本高而难以商业化运营的技术问题。本实施方案通过响应调度信号的方式参与电力辅助服务，从而利用储能设备和制氢设备的电力调频、调峰辅助收益进行储能和制氢，降低充电和制氢期间的耗电成本。
60.进一步，本实施方案通过耦合控制储能设备和制氢设备提供电力调频、调峰辅助服务，可以间接促进新能源消纳，减少新能源弃电。
61.为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
62.图1是本发明实施例一种储能和制氢联供系统的示意图。
63.具体地，参考图1，本实施例所述的储能和制氢联供系统100可以包括储能设备110，所述储能设备110用于将交流电转换为直流电并存储。
64.进一步地，所述储能设备110可以作为用户侧连接到电网(图未示)，以转换存储电网电量。例如，所述储能和制氢联供系统100可以包括变压器140，所述变压器140的一端耦接电网，另一端耦接交流母线，所述变压器140用于将电网的高压交流电(其单位可以为千伏，简称kv)转变为低压交流电(其单位可以为伏，简称v)。在一个例子中，高压交流电的电压值为10kv，低压交流电的电压值为400v。所述储能设备110耦接所述400v交流母线，以将所述变压器140转换得到的低压交流电进一步转换为直流电并存储。
65.在一个具体实施中，所述储能设备110可以包括第一逆变器111，用于将低压交流电(如400v)转换为直流电；能量存储模块，与所述第一逆变器111耦接以存储所述第一逆变器111转换得到的直流电。
66.具体地，所述第一逆变器111也可以称为储能逆变器，所述能量存储模块可以包括电池舱112及相应的电池管理系统。所述第一逆变器111可以为双向逆变器，以控制电池舱112的电池管理系统进行充电和放电操作。
67.例如，在向电网提供电力调频辅助服务时，根据电网下发的调频信号的方向和长度，可以通过所述双向逆变器从电池舱112反向地向电网供电。又例如，在向电网提供电力调峰辅助服务时，通常是通过所述双向逆变器执行充电操作，即从所述电网获取电量并存储至电池舱112。
68.进一步，所述电池舱112可以包括一节或多节相耦接的蓄电池。多节蓄电池可以组成电池簇。
69.在一个具体实施中，所述储能和制氢联供系统100还可以包括：充电模块150，与所述储能设备110耦接以向外输出所述储能设备110存储的电量。
70.具体地，所述充电模块150可以包括相耦接的直流控制器151和直流充电桩152。所述直流充电桩152耦接所述第一逆变器111的直流侧，以在直流控制器151的控制下将第一逆变器111转换得到的直流电供应给电动汽车充电。进一步，所述直流控制器151可以根据用户指令调节直流充电桩152为电动汽车充电的功率。
71.直流充电桩152耦接所述第一逆变器111的直流侧的优点在于，降低控制难度，并避免充电操作影响耦接于400v交流母线的其他设备。
72.进一步，在为电动汽车充电时，所述第一逆变器111和直流充电桩152的控制信号相通信，以便能够共同控制电池舱112的电池管理系统，确保第一逆变器111和直流充电桩152均能达到所需控制功率。例如，第一逆变器111的功率p1与直流充电桩152的功率p2之和，等于电池舱112的电池管理系统的执行功率p3。所述第一逆变器111可以为主控设备，直流控制器151为辅控设备，所述直流控制器151的控制信号传输至第一逆变器111，然后由第一逆变器111将所述控制信号下发给电池管理系统。
73.进一步，所述直流充电桩152的电能可以获取自所述电池舱112。
74.所述储能设备110和充电模块150可以统称为所述储能和制氢联供系统100的储能侧系统，用于利用电网电量实现储能，并给电动汽车提供充电服务，还能够参与电力调频、调峰辅助服务。
75.在一个具体实施中，所述储能和制氢联供系统100还可以包括制氢设备120，用于利用电能制备得到氢气。
76.具体地，所述制氢设备120可以作为用户侧连接到电网，以利用电网的电能进行制氢操作。例如，所述制氢设备120耦接所述400v交流母线以获取变压器140转换得到的低压交流电。
77.进一步，所述制氢设备120可以包括第二逆变器121，所述第二逆变器121耦接所述400v交流母线，以将低压交流电转换为直流电。例如，所述第二逆变器121可以为单向逆变器。
78.进一步，所述制氢设备120可以包括制氢电解设备122，用于利用所述第二逆变器
121转换得到的直流电将电解液电解为氧气和氢气。例如，所述电解液可以包括水，还可以包括添加有电解质的水。
79.所述第二逆变器121控制所述制氢电解设备122的运行功率。
80.制氢电解设备122制备得到的氧气和氢气经由空分装置123分离为氢气和氧气，经过纯化设施干燥和加压后，分别存储至储氢罐124和储氧罐125。
81.所述储氧罐125可以以氧气罐的形式销售高纯氧气。
82.在一个具体实施中，所述储能和制氢联供系统100还可以包括加氢模块160，与所述制氢设备120耦接以向外输出所述制氢设备120制备得到的氢气。
83.例如，所述加氢模块160可以包括压缩机和加氢枪，所述压缩机连接到所述储氢罐124并将氢气输送至加氢枪，从而为氢能汽车加氢流量。
84.进一步，可以根据储能和制氢联供系统100执行电网调度的运行需求和储氢罐124内的压力联合控制加氢机。
85.进一步，还可以根据储氢罐124的压力和加氢机的状态，紧急调节制氢设备120和储能设备110的运行状态，确保产生足够的氢能以保障氢能汽车的加氢需求。
86.进一步，所述加氢模块160给氢能汽车加氢时不影响制氢设备120的运行功率。具体而言，氢能汽车加氢的氢气来自于储氢罐124，而储氢罐124与制氢设备120之间不需要实时进行关联控制。只有在储氢罐124储满的情况下，需要制氢设备120停机。或者储氢罐124内氢气不足以给氢能汽车加氢时，需要提高制氢设备120的制氢功率，以提高产氢量。
87.所述制氢设备120和加氢模块160可以统称为所述储能和制氢联供系统100的制氢侧系统，用于利用电网电量实现制氢，并给氢能汽车提供充电服务，还能够参与电力调频、调峰辅助服务。
88.在一个具体实施中，所述储能和制氢联供系统100还可以包括计量表170，耦接于变压器140和400v交流母线之间。所述储能和制氢联供系统100基于所述计量表170统计整站的用电情况，也即，所述计量表170是储能和制氢联供系统100与电网结算电费的依据。
89.在一个具体实施中，所述储能和制氢联供系统100还可以包括控制模块130，分别耦接所述储能设备110和制氢设备120，所述控制模块130可以用于执行图2所示耦合控制方法以至少根据接收到的调度信号调节所述储能设备110的第一运行功率以及所述制氢设备120的第二运行功率。
90.在本实施方案中，储能设备110的第一运行功率可以基于第一逆变器111的运行功率表征，制氢设备120的第二运行功率可以基于第二逆变器121的运行功率表征。
91.具体而言，储能和制氢联供系统100可以调用所述控制模块130以执行设备调度控制管理功能。
92.例如，结合图1和图3，所述控制模块130可以接收电网调度中心(图未示)下发到调度信号数据传输单元131的调度信号，并将调度信号转换成储能设备110的充电或放电控制指令和制氢设备120的制氢功率控制指令。进一步，可以根据储能设备110和制氢设备120的状态动态优化这两种设备的运行状态，使得第一逆变器111和第二逆变器121的运行功率能够满足调度信号的要求，从而获取电力辅助服务收益。
93.进一步，所述调度信号可以为调频信号或者调峰信号。
94.在一个具体实施中，所述控制模块130可以集成于所述储能和制氢联供系统100的
站级设备控制服务器，所述站级设备控制服务器可以作为系统的总控制端来控制系统中各设备和模块的日常运行。
95.具体地，所述控制模块130可以以软件形式安装于所述站级设备控制服务器。
96.进一步，所述控制模块130可以具备电力辅助服务交易结算管理、设备调度控制管理、设备运维检修管理、充电和加氢业务管理以及资产收益统计分析等功能。各功能可以以独立的单元模块的形式集成于所述控制模块130。
97.所述服务交易结算管理功能可以是，根据储能设备110和制氢设备120状态向电力辅助服务市场进行调频或调峰辅助服务的投标交易和交易结算管理。
98.所述设备运维检修管理功能可以是，监测储能和制氢联供系统100内各种设备的运行状态，以及时发现设备异常并发出故障告警和安全告警。进一步，还可以根据设备状态制定维护和检修操作计划，保障设备维持良好状态。
99.在一个具体实施中，监测储能和制氢联供系统100内各种设备的运行状态时，所需采集设备数据可以包括设置于电池舱112和制氢设备120的温度传感器、可燃气体传感器、烟雾报警器、电池泄压阀传感器、电池内阻检测装置以及电池簇电流传感器等传感设备采集到的数据。
100.例如，电池和制氢设备120的温度记作t，其值范围为[-30℃,200℃]。
[0101]
可燃气体传感器发出的可燃气体信号记作x2，其值为0或1，0代表无动作，1代表有动作。
[0102]
烟雾报警器发出的烟雾告警信号记作s1，其值为0或1，0代表无动作，1代表有动作。
[0103]
电池泄压阀传感器发出的电池泄压阀信号记作x1，其值为0或1，0代表无动作，1代表有动作。
[0104]
电池内阻检测装置发出的电池内阻记作r，其值范围为[0mω,500mω]。
[0105]
电池簇电流传感器发出的电池簇电流记作i1，其值受到电池簇内电池类型、数量、串并联情况等因素影响，其值范围在[-imax,imax]。
[0106]
基于本实施方案，所述设备运维检修管理功能可以提前识别储能设备110和制氢设备120的高隐患状态。具体地，所述储能设备110的高隐患状态可以包括电池电压过高、电池电压过低、电池内阻过大、电池温度过高、电池温度过低等。进一步，所述制氢设备120的高隐患状态可以包括氢气泄露、碱液循环泵故障、露点温度不达标以及整流柜故障等。
[0107]
所述控制模块130可以包括故障预警单元(图未示)，用于识别出设备的高隐患状态并发出故障预警信号，提醒运维检修人员进行设备维护操作。由此，基于所述设备运维检修管理功能可以使得储能和制氢联供系统100中运维检修人员即使发现高安全或高隐患状态的储能设备110和制氢设备120，能够准确地定位存在高隐患的设备的编号和异常指标参数。
[0108]
表1
[0109][0110]
表1示例性的示出储能和制氢联供系统100中储能设备110故障预警的部分类型和预防性维护操作措施。
[0111]
表2
[0112][0113]
表2示例性的示出储能和制氢联供系统100中制氢设备120故障预警的部分类型和预防性维护操作措施。
[0114]
基于本实施方案，控制模块130基于所述设备运维检修管理功能可以查看储能设备110和制氢设备120的运行参数、故障预警类型以及设备故障原因等信息，从而辅助运维检修人员进行设备检修操作。此外，运维检修人员可以查询历史运检记录和检修人员记录，
方便进行工作管理和考核。
[0115]
所述充电和加氢业务管理功能可以服务于电动汽车充电业务和氢能汽车加氢业务。所述充电和加氢业务管理功能可以包含缴费、控制充电或加氢枪、收益统计等子功能。
[0116]
在一个具体实施中，所述直流充电桩152和加氢枪160的管理器上可以设置有充电和加氢业务管理触摸屏(图未示)。
[0117]
具体地，新能源车用户在车上插入直流充电桩152的充电枪和/或加氢枪后，储能和制氢联供系统100进入可供应状态。进一步，用户可以利用充值卡激活相应设备(即连接的充电枪和/或加氢枪)后输入充电和加氢控制模式。
[0118]
例如，用户输入的充电和加氢控制模式可以包括充电输入数据，如充电量和充电时间长度。
[0119]
又例如，用户输入的充电和加氢控制模式还可以包括加氢输入数据，如加氢量。
[0120]
进一步，充电和加氢结束后，充电和加氢业务管理触摸屏上显示此次交易的金额和充电量/加氢量。
[0121]
所述资产收益统计分析功能可以是，分析储能和制氢联供系统100的调频收益和调峰收益、充电服务收益、加氢服务收益、电费支出以及运维支出等现金流，从而统计储能和制氢联供系统100的投资收益情况。例如，控制模块130可以统计每日、每月的现金流的流入和流出情况，方便储能和制氢联供系统100运营人员管理站内设备。
[0122]
所述控制模块130可以以有线或无线的方式与图1示出的各设备和模块相通信，以执行上述各功能。
[0123]
在一个具体实施中，所述储能和制氢联供系统100还可以包括消防和空调等辅助设备。
[0124]
在本实施例中，所述储能和制氢联供系统100可以作为用户侧参与电网的电力辅助服务。具体而言，由于储能和制氢联供系统100可以独立于电网设置，如独立于发电厂设置，因而无需配合发电厂这类电源的运行状态，而是仅考虑己方储能设备110和制氢设备120之间的配合来响应调度信号。
[0125]
所述电力辅助服务可以包括调频辅助服务、调峰辅助服务以及备用辅助服务等。所述控制模块130可以根据储能设备110和制氢设备120的状态确定可调度容量和时间段，并将确定的可调度容量和时间段，以及调频里程价格和调峰电量价格在电力辅助服务市场中进行投标。相应的，所述电力辅助服务市场通过各供应商竞价排名按市场需求确定调用供应商名单。
[0126]
进一步，所述控制模块130可以实现服务交易结算管理功能，以根据市场交易情况确定所述储能设备110和制氢设备120在次日的调度时间段和交易价格，并统计计算储能设备110和制氢设备120执行该电力辅助服务的日调节收益。
[0127]
进一步，所述储能设备110和制氢设备120的可调度容量可以根据电价水平动态变化。在一个典型的应用场景中，可以将储能设备110和制氢设备120的运行时间段划分为谷电价时段和峰/平电价时段(也称为峰电价和平电价时段)。例如，假设某地区的谷电价时段为23:00～次日7:00，峰电价和平电价时段为7:00～23:00。在电力辅助服务模式中，储能设备110的可调节功率范围为[-储能额定功率p
es
， 储能额定功率p
es
]，储能设备110的电池荷电状态(state of charge，简称soc)范围为[10％储能额定电量e
es
，90％储能额定电量ees
]。制氢设备120的可调节功率范围为[20％制氢额定功率ph，110％制氢额定功率ph]，储氢罐124的容量范围为[0％储罐额定容量，100％储罐额定容量]。
[0128]
在一个具体实施中，所述调频辅助服务和调峰辅助服务是两种互斥的服务，也即，所述储能和制氢联供系统100在一天之内的某个时间段只能参与一种辅助服务。
[0129]
具体地，所述控制模块130的服务交易结算管理功能可以包括电力调频辅助服务以及电力调峰辅助服务的报价交易和结算服务功能。所述储能和制氢联供系统100的运营商可以根据电力辅助服务市场的收益情况，以收益最大化为目标确定所述储能和制氢联供系统100提供电力辅助服务的类型和市场报价。
[0130]
接下来结合图2对所述储能和制氢联供系统100响应调度信号以提供电力辅助服务的具体流程进行详细阐述。
[0131]
具体地，参考图2，本实施例所述储能和制氢联供系统100的耦合控制方法可以包括如下步骤：
[0132]
步骤s101，接收调度信号；
[0133]
步骤s102，至少根据所述调度信号调节储能设备的第一运行功率和/或制氢设备的第二运行功率，以使所述第一运行功率和第二运行功率之和等于所述调度信号指示的目标功率。
[0134]
在一个典型的应用场景中，所述控制模块130的设备调控管理功能可以为，调度信号数据传输单元131接收电网调度下发的调度信号。进一步，所述控制模块130根据储能设备110和制氢设备120的状态分解所述调度信号，以使两种设备的联合功率调节值等于调度信号指示的功率值。
[0135]
在所述步骤s102中，储能设备110和制氢设备120在耦合运行模式下的功率变化值可以与调度信号指示的目标功率相同。也即，本实施例所述耦合控制方法可以满足公式δp
fr
(t)＝δp
es
(t) δph(t)，其中，δp
fr
(t)为调度信号指示的目标功率，δp
es
(t)为储能设备110响应所述调度信号的调节功率量，δph(t)为制氢设备120响应所述调度信号的调节功率量。
[0136]
接下来以所述调度信号为调峰信号为例对所述步骤s102的具体流程进行详细阐述。
[0137]
在一个具体实施中，所述步骤s102可以包括步骤：根据所述调峰信号、当前时间所属时段以及调峰收益调节所述第一运行功率和/或第二运行功率。
[0138]
具体地，参考图4，所述步骤s102可以进一步包括如下步骤：
[0139]
步骤s1021，根据调峰收益确定联合运行时段；
[0140]
步骤s1022，若当前时间属于所述联合运行时段，则按所述目标功率分配调节所述第一运行功率和第二运行功率；
[0141]
步骤s1023，若当前时间不属于所述联合运行时段，则按所述目标功率调节所述第一运行功率。
[0142]
更为具体地，在所述步骤s1021中，所述调峰收益越大，所述联合运行时段越长。进一步，所述联合运行时段至少覆盖谷电价时段。例如，调峰收益较低时，所述联合运行时段可以为所述谷电价时段。又例如，所述调峰收益较高时，所述联合运行时段可以为整个当前运行周期(即全天)。
[0143]
进一步，所述联合运行时段是指所述储能设备110和制氢设备120均参与调峰辅助服务的时段。需要指出的是，本实施例所述均参与调峰辅助服务，是指储能设备110和制氢设备120至少运行于各自的待调度状态，至于是否共同响应调峰信号，则要视当前接收到的调峰信号的目标功率确定。
[0144]
所述待调度状态是指未接收到电网的调度信号时设备的运行状态。
[0145]
进一步，所述非联合运行时段是指制氢设备120不工作，如不参与调峰辅助服务的时段。在此时段内，以储能设备110为主提供调峰辅助服务。
[0146]
考虑到制氢设备待机时(即处于待调度状态时)最低必须按20％额定功率运行，耗电成本较高。因而在调峰收益较低时，仅在电价低(即谷电价时段)时尽可能给储能设备110充电以及制氢设备120制氢，电价高(即平电价和峰电价时段)时制氢设备待机不响应。而当调峰补偿水平较高时，则电价高时制氢设备120也可以响应。
[0147]
在一个典型的应用场景中，所述储能设备110和制氢设备120仅在谷电价时段联合运行，而在平电价和峰电价时段仅储能设备110单独运行。
[0148]
具体地，联合运行时，接收到的调峰信号在储能设备110和制氢设备120之间进行分配。
[0149]
通常而言，用户侧资源调峰过程以提高用电功率为主。相应的，所述控制模块130根据所述调峰信号优先提升制氢设备120的第二运行功率。若制氢设备120的第二运行功率提升到预设运行功率范围的上限后仍未达到调峰信号指示的目标功率，则控制模块130进一步控制储能设备110进行充电，以满足用户侧调峰需求。
[0150]
极少数情况下，调峰需要用户降低用电功率，此时控制模块130的控制过程也是先降低制氢设备120的第二运行功率。若制氢设备120的第二运行功率降低到预设运行功率范围的下限(如额定功率的20％)时仍未达到调峰信号指示的目标功率，则控制模块130进一步控制储能设备110进一步放电。若储能设备110达到最大功率时仍未达到调峰信号指示的目标功率，则控制模块130控制制氢设备120停机。
[0151]
进一步，在本应用场景中，制氢设备120的预设运行功率范围可以为[50％制氢额定功率ph，110％制氢额定功率ph]，待调度状态下的第二运行功率可以为80％ph。此时需要在谷电价时段提高制氢设备120的平均运行功率以提高产氢量，因此将制氢设备120在待调度状态的第二运行功率确定为预设运行功率范围的中值，即80％ph。50％ph的预设运行功率范围下限是为了使得制氢设备120向上和向下调节功率的范围相等。在实际应用中，所述制氢设备120在待调度状态的第二运行功率的具体数值也可以略小于预设运行功率范围的中值。
[0152]
进一步，在本应用场景中，储能设备110的预设运行功率范围可以为[p
es2
， 储能额定功率p
es
]，待调度状态下的第一运行功率可以为预设运行功率范围的下限p
es2
。
[0153]
所述联合运行时段内所述储能设备110的预设运行功率范围的下限，可以根据所述储能设备110在非联合运行时段内因响应所述调峰信号而转移的电量确定。具体而言，储能设备110在谷电价时段调整其存储的电量，而具体的调整值则为平电价和峰电价时段参与调峰过程中转移到储能设备110内部的电量。考虑到储能设备110在调峰过程中通常情况下为充电操作，所述储能设备110在待调度状态下的第一运行功率p
es2
可以基于如下公式计算得到：
[0154][0155]
其中，δe
rr
为储能设备110在非联合运行时段参与调峰过程中所转移电量情况；δt为所述联合运行时段，即储能调整时间段。在本应用场景中，储能调整时间段为谷电价时段，非联合运行时段即为平电价和峰电价时段。
[0156]
进一步，δe
rr
的具体数值取决于调度信号分布情况和储能设备110在充电和放电过程中的能量损耗，例如可以基于如下公式计算得到：
[0157]
δe
rr
＝(1-η)∫(p
rr
)dt；
[0158]
其中，η为储能设备110在充电或放电过程中的能量损耗率；p
rr
为调峰信号对应的功率；t为时间。
[0159]
所述储能设备110在非联合运行时段参与调峰过程中所转移电量情况δe
rr
可以为前一交易日储能设备110充入的电量。由于极少数情况下也可能是放出电量，因此本应用场景中以转移电量为考量因素计算所述储能设备110在待调度状态下的第一运行功率p
es2
。
[0160]
在本应用场景的联合运行时段，未接收到调度信号时，所述控制模块130可以按储能设备110在当前应用场景中的待调度状态调节其第一运行功率，并按制氢设备120在当前应用场景中的待调度状态调节其第二运行功率。
[0161]
具体而言，所述制氢设备120在待调度状态的第二运行功率可以根据当前时间所属时段以及预设运行功率范围确定。
[0162]
进一步，所述储能设备110在待调度状态的第一运行功率可以根据调度信号、当前时间所属时段以及预设运行功率范围确定。
[0163]
进一步，未接收到调度信号期间，所述制氢设备120按待调度状态运行时的能量可以获取自所述储能设备110，以减少对电网电量的消耗，进一步降低制氢耗电成本。
[0164]
例如，在本应用场景中，在无调度状态下，在谷电价时段内制氢设备120可以按80％ph进行制氢，即按该时段对应预设运行功率范围的中值运行。储能设备110则按p
es2
放电，即按该时段对应预设运行功率范围的下限运行，以消耗储能设备110在之前调峰过程中充入的电量。
[0165]
又例如，在无调度状态下，在峰电价和平电价时段内制氢设备120可以按储能设备110的放电功率运行。由于两种设备的运行功率相等，从电网角度看，储能和制氢联供系统100没有消耗电网电量。
[0166]
由上，在本应用场景中，为避免设备出现爆炸等安全隐患，制氢设备120的第二运行功率最低不得低于额定功率的20％。在调峰收益不高的前提下，本应用场景在电价较低的谷电价时段控制制氢设备120除了电网辅助服务以外额外进行制氢。而在平电价和峰电价时段，由于制氢设备120维持20％ph的电费成本较高，因此以储能设备110调节参与电力调峰辅助服务为主。
[0167]
在一个具体实施中，本实施例所述耦合控制方法还可以包括步骤：当联合运行时段剩余第一预设时长时，检测所述储能设备110的荷电状态；若所述储能设备110的荷电状态大于第一预设阈值，则提高所述第二运行功率。
[0168]
以所述储能设备110和制氢设备120仅在谷电价时段联合运行，而在平电价和峰电价时段仅储能设备110单独运行的应用场景为例。在本应用场景中，如果储能设备110在联
合运行结束时的储能电量大于30％则会影响储能设备110在平电价和峰电价时段的调峰性能，因而需要在联合运行时段结束前将储能设备110的soc控制到第一预设阈值以下。
[0169]
进一步，所述第一预设阈值可以为30％，第一预设时长可以为0.5小时。例如，距离谷电价时段结束0.5小时的时候，控制模块130可以检测储能设备110的soc。如果此时储能设备110的soc大于30％，则制氢设备120在响应调峰信号后，储氢罐124还有额外剩余容量时，控制模块130可以进一步提高制氢设备120的第二运行功率以消纳储能放电。
[0170]
进一步，为更快速更多的消纳储能放电，控制模块130可以控制制氢设备120的第二运行功率在短时间内超过预设运行功率范围的上限(即110％ph)。
[0171]
在实际应用中，所述第一预设时长和第一预设阈值的具体数值可以根据需要调整。
[0172]
进一步地，本实施例所述耦合控制方法还可以包括步骤：若所述制氢设备120的第二运行功率已经提升至预设运行功率范围的上限，则在所述联合运行时段结束后控制所述制氢设备120继续运行以消耗所述储能设备110的电量。
[0173]
也就是说，如果联合运行时段后期储能设备110的soc高于30％，但制氢设备120的功率也没有多余的可提升空间，则多余电量可以保存在电池舱112内。进一步，联合运行时段结束后制氢设备120先不关闭，而是继续运行一段时间(如0.5小时到1小时)以降低储能设备110的soc。
[0174]
进一步，控制模块130还可以定期或实时监测储能设备110的soc，并在发现储能设备110的soc下降至接近或低于10％的时候，提高储能设备110的第一运行功率以提高soc。由此，能够避免储能设备110的soc过低而损害设备健康。
[0175]
进一步，在本应用场景中，储能设备110在平电价和峰电价时段单独提供调峰服务的过程中，根据调峰信号进行充电或放电操作，通常为充电操作。具体而言，我国总体上发电过剩，因此在用户侧的调峰通常为提高用电功率，相应的，储能调峰通常指储能设备110充电。极少数情况下，电力系统也需要用户侧降低用电功率，该服务可以采用电力需求响应服务形式实现。
[0176]
在一个具体实施中，当所述联合运行时段覆盖多个电价时段时，不同电价时段内储能设备110和制氢设备120的运行功率范围和待调度状态可以是不同的。因此，在本具体实施中，可以根据当前时刻所属电价时段来进一步调节两种设备对调度信号的响应顺序，以更好的降低成本。
[0177]
进一步，所述联合运行时段所属电价时段不同，所述制氢设备120的预设运行功率范围可以不同。
[0178]
在本具体实施中，所述步骤s1022可以包括步骤：若当前时间属于所述联合运行时段，则根据所述联合运行时段所属电价时段确定分配顺序；按照所述目标功率优先调节分配顺序靠前的设备的运行功率；若所述目标功率超出所述分配顺序靠前的设备的运行功率的预设运行功率范围，则按超出部分调节分配顺序靠后的设备的运行功率。
[0179]
也即，当单一设备无法满足调峰需求时，第二种设备启动服务。
[0180]
具体而言，当所述联合运行时段所属电价时段为谷电价时段时，所述控制模块130可以确定所述分配顺序为所述制氢设备120优先于所述储能设备110。
[0181]
进一步，当所述联合运行时段所属电价时段为非谷电价时段时，所述控制模块130
可以确定所述分配顺序为所述储能设备110优先于所述制氢设备120。
[0182]
在一个变化例中，在按照所述目标功率优先调节分配顺序靠前的设备的运行功率时，若所述分配顺序靠前的设备的功率到达预设运行功率范围的上限，则所述控制模块130可以按照所述目标功率调节分配顺序靠后的设备的运行功率。
[0183]
在一个典型的应用场景中，所述储能设备110和制氢设备120全天均联合运行，其中，谷电价时段内调峰信号的分配顺序为先制氢设备120后储能设备110，平电价和峰电价时段内调峰信号的分配顺序为先储能设备110后制氢设备120。
[0184]
具体地，在本应用场景中，制氢设备120在谷电价时段的预设运行功率范围可以为[50％制氢额定功率ph，110％制氢额定功率ph]，待调度状态下的第二运行功率可以为80％ph。制氢设备120在平电价和峰电价时段的预设运行功率范围可以为[20％制氢额定功率ph，110％制氢额定功率ph]，待调度状态下的第二运行功率可以为该时段对应预设运行功率范围的下限(即20％ph)，以降低高电价时的制氢成本。
[0185]
进一步，在本应用场景中，储能设备110的预设运行功率范围可以为[-p
es
，0]，待调度状态下的第一运行功率为待机状态。其中，待机状态是指储能设备110随时可响应但不充电也不放电的状态。
[0186]
由上，在本应用场景中，优先调用制氢设备120参与调峰服务，以提高制氢设备120的产氢量。进一步，由于谷电价时段制氢的电费成本最低，因此控制模块130在谷电价时段优先调用制氢设备120参与调峰，可以提高产氢量。而在平电价和峰电价时段内，控制模块130优先调用储能设备110其次再调用制氢设备120的目的，是减少该电价条件下制氢的耗电成本。
[0187]
在本应用场景中，在未接收到调峰信号时，控制模块130控制储能设备110和制氢设备120分别按各自待调度状态运行。进一步，由储能设备110向制氢设备120供电。例如，晚上(即谷电价时段)储能设备110尽可能多的充电，并在白天(即平电价和峰电价时段)优先供给制氢设备120制氢。
[0188]
在本应用场景的一个变化例中，虽然谷电价时段优先调用制氢设备120响应调峰信号，但也可能会调用储能设备110。所以，储能设备110在谷电价时段同样会积累电量。在平电价和峰电价时段，储能设备110积累的电量可以供应给制氢设备120在待调度状态下的运行功率所需，以降低制氢成本。
[0189]
接下来以所述调度信号为调频信号为例对所述步骤s102的具体流程进行详细阐述。
[0190]
在一个具体实施中，所述步骤s102可以包括步骤：根据所述调频信号、当前时间所属时段以及所述储能设备的荷电状态调节所述第一运行功率和/或第二运行功率。
[0191]
具体地，参考图5，所述步骤s102可以进一步包括如下步骤：
[0192]
步骤s1027，根据所述储能设备的荷电状态确定联合运行时段；
[0193]
步骤s1028，若当前时间属于所述联合运行时段，则按所述目标功率分配调节所述第一运行功率和第二运行功率；
[0194]
步骤s1029，若当前时间不属于所述联合运行时段，则按所述目标功率调节所述第一运行功率。
[0195]
更为具体地，在所述步骤s1027中，所述储能设备的荷电状态变化越大，所述联合
运行时段越长。进一步，所述联合运行时段至少覆盖谷电价时段。
[0196]
进一步，所述联合运行时段是指所述储能设备110和制氢设备120均参与调频辅助服务的时段。需要指出的是，本实施例所述均参与调频辅助服务，是指储能设备110和制氢设备120至少运行于各自的待调度状态，至于是否共同响应调频信号，则要视当前接收到的调频信号的长度和目标功率确定。
[0197]
进一步，所述非联合运行时段是指制氢设备120不工作，如不参与调频辅助服务的时段。在此时段内，以储能设备110为主提供调频辅助服务。
[0198]
在一个典型的应用场景中，所述储能设备110和制氢设备120仅在谷电价时段联合运行，而在平电价和峰电价时段仅储能设备110单独运行。
[0199]
具体地，联合运行时，接收到的调频信号在储能设备110和制氢设备120之间进行分配。
[0200]
也就是说，平电价和峰电价时段储能设备110单独运行，且平均工作状态为不充电也不放电的待机状态；谷电价时段则由储能设备110和制氢设备120联合运行，且制氢设备120优先于储能设备110提供电力调频辅助服务。
[0201]
进一步，所述制氢设备120优先于储能设备110提供电力调频辅助服务是指，以制氢设备120为主响应调频信号，当调频信号指示的目标功率的变化范围超出制氢设备120的预设运行功率范围时储能设备110加入响应。
[0202]
进一步，在本应用场景中，制氢设备120的预设运行功率范围可以为[50％制氢额定功率ph，110％制氢额定功率ph]，待调度状态下的第二运行功率可以为80％ph。由于调频信号的功率变化向上向下都有可能，所以待调度状态下的第二运行功率定在预设运行功率范围的中值比较好，这样向上调整和向下调整的量差不多。待调度状态下的第二运行功率定为80％ph可以确保制氢设备120的制氢转换效率最高，50％ph的下限则是为了使得制氢设备120向上和向下调节功率的范围相等。
[0203]
进一步，在本应用场景中，储能设备110的预设运行功率范围可以为[-储能额定功率p
es
，-p
es1
]，平均为充电状态，待调度状态下的第一运行功率可以为预设运行功率范围的上限-p
es1
。储能设备110在谷电价时段平均为充电状态，如果需要可以提高储能设备110的充电功率到-储能额定功率p
es
，无调度信号条件下储能设备110按-p
es1
进行充电。
[0204]
进一步，所述预设运行功率范围的上限-p
es1
可以根据所述储能设备110在非联合运行时段内因响应所述调频信号而转移的电量确定。具体而言，所述储能设备110在平电价和峰电价时段单独提供调频服务，在调频过程中会转移部分电量且储能设备110在充电与放电间转换的过程存在损耗。因此，储能设备110在平电价和峰电价时段中转移的电量需要在谷电价时段内进行充电。
[0205]
例如，所述预设运行功率范围的上限-p
es1
可以基于如下公式计算得到：
[0206][0207]
其中，δe
agc
为储能设备110在平电价和峰电价时段内调频过程中所转移电量情况；δt为用户侧谷电价时段的持续时间。
[0208]
进一步，δe
agc
的具体数值取决于调度信号分布情况和储能设备110在充电和放电过程中的能量损耗，例如可以基于如下公式计算得到：
[0209]
δe
agc
＝∫(p
agcup-p
agcdown
)dt η∫(p
agcup
p
agcdown
)dt；
[0210]
其中，η为储能设备110在充电或放电过程中的能量损耗率；p
agcup
为向上调节的调频信号；p
agcdown
为向下调节的调频信号；t为时间。
[0211]
在一个变化例中，还可以综合考虑调频收益来更为准确的调节第一运行功率和第二运行功率。
[0212]
由上，在本应用场景中，当调频收益较低时，谷电价时段制氢设备120平均运行功率为80％ph，以利用低电价生产更多氢气。在平电价和峰电价时段制氢设备120停机，以减少制氢设备120维持20％ph运行时的耗电成本。进一步，在本应用场景中，储能设备110全天都可以提供调频服务，在谷电价时段为了保障制氢设备120优先调用，储能设备110的调频任务相对少一些，在平电价和峰电价时段，储能设备110单独调频以承担更多调频服务。
[0213]
在一个具体实施中，本实施例所述耦合控制方法还可以包括步骤：在当前时刻距离谷电价时段结束小于第二预设时长时，检测所述储能设备110的荷电状态；若所述储能设备110的荷电状态小于第二预设阈值，则调整所述分配顺序以使所述储能设备110的分配顺序优先于所述制氢设备120。
[0214]
以所述储能设备110和制氢设备120仅在谷电价时段联合运行，而在平电价和峰电价时段仅储能设备110单独运行的应用场景为例。在本应用场景中，虽然调频过程中储能设备110通常没有太多电量转移，但调频信号的特性导致储能设备110需要频繁充放电，会损害电池性能和寿命，当不同电价时段切换时若储能设备110的soc太低(如超出60％到90％这一范围)则需要给储能设备110补充电量。
[0215]
进一步，所述第二预设阈值可以为60％，第二预设时长可以为0.5小时。例如，控制模块130可以在谷电价时段结束前0.5小时检测储能设备110的soc，若soc低于60％则调整调频信号在储能设备110和制氢设备120之间的分配，以储能设备110为主、制氢设备120辅助的方式进行响应。由此，通过降低制氢设备120调用的方式更多的调用储能设备110，以给储能设备110充电，使得谷电价时段结束时储能设备110的soc处于60％-90％的范围。
[0216]
在实际应用中，所述第二预设时长和第二预设阈值的具体数值可以根据需要调整。
[0217]
进一步，在本应用场景中，储能设备110在平电价和峰电价时段单独提供调频服务的过程中，根据调频信号进行充电和放电操作，通常为频繁交替进行充电和放电。
[0218]
在一个具体实施中，当所述联合运行时段覆盖多个电价时段时，不同电价时段内储能设备110和制氢设备120的运行功率范围和待调度状态可以是不同的。因此，在本具体实施中，可以根据当前时刻所属电价时段来进一步调节两种设备对调度信号的响应顺序，以更好的降低成本。
[0219]
进一步，所述联合运行时段所属电价时段不同，所述制氢设备120的预设运行功率范围可以不同。
[0220]
在本具体实施中，所述步骤s1028可以包括步骤：若当前时间属于所述联合运行时段，则根据所述联合运行时段所属电价时段确定分配顺序；按照所述目标功率优先调节分配顺序靠前的设备的运行功率；若所述目标功率超出所述分配顺序靠前的设备的运行功率的预设运行功率范围，则按超出部分调节分配顺序靠后的设备的运行功率。
[0221]
具体而言，当所述联合运行时段所属电价时段为谷电价时段时，所述控制模块130
可以确定所述分配顺序为所述制氢设备120优先于所述储能设备110。
[0222]
进一步，当所述联合运行时段所属电价时段为非谷电价时段时，所述控制模块130可以确定所述分配顺序为所述储能设备110优先于所述制氢设备120。
[0223]
在一个变化例中，在按照所述目标功率优先调节分配顺序靠前的设备的运行功率时，若所述分配顺序靠前的设备的功率达到对应预设运行功率范围的上限，则所述控制模块130可以按照所述调频信号指示的目标功率调节分配顺序靠后的设备的运行功率。
[0224]
在一个典型的应用场景中，所述储能设备110和制氢设备120全天均联合运行，其中，谷电价时段内调频信号的分配顺序为先制氢设备120后储能设备110，平电价和峰电价时段内调频信号的分配顺序为先储能设备110后制氢设备120。
[0225]
具体地，在本应用场景中，制氢设备120在谷电价时段的预设运行功率范围可以为[20％制氢额定功率ph，110％制氢额定功率ph]，待调度状态下的第二运行功率可以为65％ph。本应用场景中需要提高制氢设备120的功率调节范围和调节任务量。因此，预设运行功率范围的下限20％ph是制氢设备120的最低运行功率，低于该值会产生安全隐患；而预设运行功率范围的上限110％ph为制氢设备120的最大运行功率。所述制氢设备120在待调度状态下的第二运行功率为预设运行功率范围的上限和下限的平均值，以确保响应调频信号进行向上和向下调节时的功率调节范围相同。
[0226]
进一步，在本应用场景中，储能设备110的预设运行功率范围可以为[-p
es
，-p
es3
]，待调度状态下的第一运行功率可以为预设运行功率范围的中值，即-(p
es
p
es3
)/2。储能设备110在联合运行时段的平均状态为充电状态，待调度状态下的第一运行功率适于在储能设备110在参与调频过程中有足够时间在谷电价时段内充入80％的额定电量，以实现调频辅助服务最大化。
[0227]
所述预设运行功率范围的上限-p
es3
可以根据储能设备110在谷电价时段内需要充电的电量计算得到。
[0228]
例如，当储能设备110在谷电价时段的开始时刻(记作第二开始时间)的soc为10％，并需要在谷电价时段内充入80％的额定电量，即储能设备110在谷电价时段结束时soc需要达到90％。相应的，所述预设运行功率范围的上限-p
es3
可以基于如下公式计算得到：
[0229][0230]
其中，e
es
为额定电量；δt为谷电价时段的持续时间。
[0231]
由上，在本应用场景中，调频收益较高且储能设备110储电较多时，制氢设备120和储能设备110能够最大限度地提供电网调频服务，利于提高储能设备110和制氢设备120的调频收益。进一步，储能设备110以10％的soc状态进入谷电价时段，确保储能设备110在谷电价时段能充入足够电量。并且，储能设备110的soc维持在10％～90％区间时，设备性能衰减最慢，有利于延迟设备寿命。
[0232]
在另一个典型的应用场景中，所述储能设备110和制氢设备120的联合运行时段可以覆盖谷电价时段以及至少一部分平电价和峰电价时段。其中，谷电价时段内调频信号的分配顺序为先制氢设备120后储能设备110；在平电价和峰电价时段，可以是储能设备110为主响应调频信号，制氢设备120主要用于调节储能设备110的soc，以将储能设备110维持在
设定的soc范围内，更好的延长电池寿命。
[0233]
具体地，所述联合运行时段的第一开始时间早于所述谷电价时段的第二开始时间。
[0234]
进一步，所述第一开始时间与所述第二开始时间之间的时间偏差(记作t)，可以根据所述制氢设备120将所述储能设备110的荷电状态消耗至预设荷电状态所需时间确定。其中，所述预设荷电状态可以为保障设备性能的前提下所述储能设备110的最低soc。
[0235]
进一步，在谷电价时段开始前t小时启动制氢设备120，以将储能设备110的soc消耗至所述预设荷电状态的下限(即10％)。
[0236]
由上，在本应用场景中，在联合运行期间，控制模块130在分配调频信号时进一步考虑储能设备110的衰减特性。一方面储能设备110给制氢设备120提供待机电量，另一方面为维持储能设备110浅充浅放状态而把制氢设备120也加入进来响应调频信号。其中，所述的浅充浅放状态为限制储能设备110的运行倍率，将其功率调节范围设定为[-90％p
es
, 90％p
es
]。
[0237]
例如，在谷电价时段结束时储能设备110充电到soc为90％，在平电价和峰电价时段由储能设备110给制氢设备120供电，以维持制氢设备120运行于待调度状态。平电价和峰电价时段内储能设备110的预设运行功率范围可以为[p
es4
， 90％p
es
]，待调度状态下的第一运行功率为p
es4
，在平电价和峰电价时段内储能设备110的平均运行状态为按制氢设备的20％ph功率放电。
[0238]
预设运行功率范围的下限p
es4
可以根据储能设备110在平电价和峰电价时段内调节soc需要转移的电量计算得到。平电价和峰电价时段，储能设备110按p
es4
放电是为了给制氢设备120进行供电。
[0239]
例如，预设运行功率范围的下限p
es4
可以基于公式p
es4
＝40％p
h-90％p
es
计算得到。其中，40％ph是指制氢设备120额定功率的40％。
[0240]
在本示例中，制氢设备120在谷电价时段结束后其第二运行功率降低至最低运行功率20％ph。此时，在平电价和峰电价时段是由储能设备110独立提供调频服务，但制氢设备120并未停机。
[0241]
进一步，在平电价和峰电价时段，当储能设备110的soc降低到50％时，调频信号对电池寿命的影响最小，此时控制模块130控制制氢设备120停机，由储能设备110单独响应调频信号。此时，储能设备110的预设运行功率范围可以为[-90％p
es
， 90％p
es
]，即储能设备110按其最大可调空间确定预设运行功率范围，待调度状态下储能设备110处于待机状态。
[0242]
进一步，谷电价时段开始前t小时，制氢设备120重新启动以消耗储能设备110的电量，使得储能设备110能够以10％的soc进入谷电价时段充电。在此期间，储能设备110重新切换至[p
es4
， 90％p
es
]的预设运行功率范围，待调度状态下的第一运行功率为p
es4
，平均运行状态为按制氢设备的20％ph功率放电。
[0243]
在本应用场景中，所述第一开始时间与所述第二开始时间之间的时间偏差t是指，为将储能设备110的soc从50％消耗到10％所需要的启动制氢设备120的用时。
[0244]
例如，所述第一开始时间与所述第二开始时间之间的时间偏差t可以基于如下公式计算得到：
[0245][0246]
其中，t的单位可以为小时；40％e
es
是指储能设备110的soc从50％降低到10％所消耗的电量；20％ph是制氢设备120在此时段内的第二运行功率。
[0247]
在一个变化例中，可以适当提高第一开始时间与所述第二开始时间之间的时间偏差t这段时间内制氢设备120的第二运行功率，以缩短消耗储能设备110电量所需时间t。
[0248]
由上，在本应用场景中，谷电价时段与平电价和峰电价时段的切换过渡时期由储能设备110和制氢设备120联合运行，平电价和峰电价时段的中间时段则由储能设备110独立运行。
[0249]
进一步，储能设备110独立运行的持续时长取决于储能设备110的电量。例如，白天的前半段若有汽车在储能设制氢联供系统100处充电则提前进入50％soc的状态，储能设备110提前进入独立运行响应调频信号状态。又例如，白天的后半段若有汽车在储能设制氢联供系统100处充电则提前进入联合运行模式。
[0250]
在一个具体实施中，当所述调度信号为调频信号时，所述步骤s102中按所述目标功率分配调节所述第一运行功率和第二运行功率还可以包括步骤：当所述分配顺序为所述储能设备110优先于所述制氢设备120，且所述目标功率的变化量大于所述储能设备110的预设浅充浅放范围时，将所述目标功率按比例分配至所述第一运行功率和第二运行功率。
[0251]
由此，在联合运行时段内，可以更合理地分配调频信号，从而更好地延长设备寿命。
[0252]
具体地，分配比例可以为各50％、四六开等。
[0253]
例如，平电价和峰电价时段，储能设备110放电以维持制氢设备120按最低的20％ph功率运行。当接收到的调频信号特别长，若只用储能设备110响应可能损害电池寿命，则控制模块130可以调用制氢设备120也加入响应。其中，调频信号特别长是指调频信号指示的目标功率的变化量比较大。如假设储能设备110的最大充电功率为5兆瓦，调频信号指示的目标功率为6兆瓦，一种方式是制氢设备120分担1兆瓦和储能设备110分摊5兆瓦，另一种方式是制氢设备120分担3兆瓦和储能设备110分摊3兆瓦。又如调频信号指示的目标功率为4兆瓦，则即使未超出储能设备110的最大功率范围，控制模块130仍控制储能设备110和制氢设备120各分配2兆瓦的调频信号。动态分配两种设备的任务量可以最大限度的延缓储能设备110的衰减。
[0254]
在本实施方案中，由于调频信号和调峰信号特点不一样，调频信号为快速功率调整，调峰信号为缓慢功率调节。因此，联合运行时段内，调频信号和调峰信号对应的制氢设备120的预设运行功率范围可以是一致的，但储能设备110针对不同类型调度信号的预设运行功率范围不同。
[0255]
在一个具体实施中，在所述步骤s101接收调度信号之前，本实施例所述耦合控制方法还可以包括步骤：根据历史数据确定当前运行周期内参与调度服务的服务类型；根据确定的服务类型计算所述当前运行周期内的可辅助电量并上报。
[0256]
具体地，所述历史数据可以包括历史上参与调度服务的收益数据。其中，所述调度服务可以包括调峰服务，也可以包括调频服务。
[0257]
进一步，所述当前运行周期可以为当天，如包括谷电价时段，以及平电价和峰电价
时段。
[0258]
进一步，所述可辅助电量可以根据功率变化量确定，其中，所述功率变化量为参与调度服务的设备在待调度状态的运行功率与预设运行功率范围的边界之间的差值。也就是说，可辅助电量是指在设备原有状态下可额外增加的用电量。
[0259]
由于不同服务类型，在当前运行周期内的不同时段参与服务的设备是不同的，因而可辅助电量的计算参数也是不同的。
[0260]
例如，调峰服务在谷电价时段储能设备110和制氢设备120是联合运行的，相应的，可辅助电量为两者可额外消耗电量之和。又例如，调峰服务在平电价时段仅储能设备110运行，相应的，可辅助电量为储能设备110的可额外消耗电量。再例如，调峰服务在峰电价时段不投标，相应的，可以认为此时的可辅助电量为零。
[0261]
也即，若确定参与调峰服务，则控制模块130在谷电价时段内按储能设备110的额定电量和制氢设备120按额定功率运行所消耗的电量进行投标交易，在平电价时段内按储能设备110的额定电量进行投标交易，在峰电价时段内不参与调峰因此不投标。
[0262]
又例如，调频服务在不同电价时段两种设备的预设运行功率范围不同，因而可额外消耗电量根据不同电价时段两种设备各自预设运行功率范围之和确定。
[0263]
进一步，由于调频服务和调峰服务是互斥的不能同时参加，因而控制模块130可以根据历史上的收益情况，选择收益更好的服务类型投标。
[0264]
在一个具体实施中，所述控制模块130可以每天重复上述步骤以循环确定当前运行周期内参与的服务类型和对应的可辅助电量。并且，在电力辅助服务市场投标过程中，控制模块130根据图2、图4和图5所示实施例的方案确定对应时间的储能和制氢联供系统100的整体功率调节范围进行投标，以保证接收到的调度信号的长度均在相应时间段的调节范围内。
[0265]
由此，采用本实施方案的储能和制氢联供系统100在电力辅助服务市场交易过程中的最大交易量不会超过储能和制氢联供系统100的整体功率调节范围，避免调度信号超出储能设备110和制氢设备120的调节能力。
[0266]
由上，本发明方案提供的储能和制氢联供系统100能够提供电力调频辅助服务、电力调峰服务、充电服务以及加氢服务。
[0267]
进一步，还能够实现设备故障预警。所述控制模块130的设备运维检修管理功能能够发现设备异常状态，提前通知运维检修人员进行设备维护，实现基于设备状态的预防性维护，避免设备故障后再进行检修，减少了设备意外停机和提高设备利用率。
[0268]
进一步，还能够降低成本。储能和制氢联供系统100利用储能设备110和制氢设备120的电力辅助服务收益来降低充电和制氢设备的耗电成本。
[0269]
进一步，还能够提高设备利用率。储能和制氢联供系统100通过控制模块130实现储能设备110和制氢设备120的耦合运行控制，能够延缓电池储能容量衰减和提高设备资产利用率。
[0270]
进一步地，本发明实施例还公开一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述图2、图4和图5所示实施例中所述的方法技术方案。优选地，所述存储介质可以包括诸如非挥发性(non-volatile)存储器或者非瞬态(non-transitory)存储器等计算机可读存储介质。所述存储介质可以包括rom、ram、磁盘或光盘
等。
[0271]
需要说明的是，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0272]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
[0273]
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。