CN119439906A 一种离网光伏-pem电解槽阵列制氢系统的协调运行控制方法 （天津城建大学）

一种离网光伏-PEM电解槽阵列制氢系统的本发明公开了一种离网光伏一PEM电解槽阵离网光伏PEM电解槽阵列制氢系统的状态空间解阵列作为可变负载在任意工作点下的局部稳离网光伏PEM电解槽阵列制氢系统的协调运行2PiiiPvpvi为积分项；3p0L0p0采用Takagi_Sugeno(TS)多模型稳定性分析方法对模型进行线性化并精确表示，得到计及系统任意工作点附近的吸引域的最大估计结果对PEM电解阵列进行第一步优化：通过能量管理策略对光伏发电功率、储能电池荷电状态(SOC)和储能电池充放电功率2.根据权利要求1所述的离网光伏_PEM电解槽阵列制氢系统的协调运行控制方法，其所述Takagi_Sugeno(TS)多模型稳定性分析3.根据权利要求1所述的离网光伏_PEM电解槽阵列制氢系统的协调运行控制方法，其4cm,cfrtery代表电解槽和储能电cey为储能系统的总投资成本。为电解阵列和储能系统投入运行总时间；vtEft,…,tp}P"对应光伏日前出力预测结果，为这一时间周期内可用的功率。PbPbattery_out,t为t时刻储能vmE{1,…,M},vnEf1,…,N⃞,vtEfto,…,tp})。上式中，Wbattery_N表示电池额定容量，SOCmin和SOCmax分别代表最小和最大荷电状态。+Lm5其中λi为电解槽退化率，Tlifetim4.根据权利要求2所述的离网光伏_PEM电解槽阵列制氢系统的协调运行控制方法，其el6结合电解槽的效率特性以最大制氢能量为优化目标确P为根据超短时预测结果得到的1minLHVH2是氢气的低位热值；是氢气的出口流量；Pel是PEM电解槽的输入电功率；7制氢效率随着电解槽输入功率的增加呈现先增加后减8.根据权利要求1所述的离网光伏_PEM电解槽阵列制氢系统的协调运行控制方法，其考虑电池的荷电状态(SOC)和充放电功率。这有利于直流母线电压的平衡和电池寿命的延1)如果系统的过剩功率低于电池充电功率上限，光伏处于最大功率点跟踪(MPPT)模2)如果系统的过剩功率高于电池充电功率上2)如果系统短缺功率高于电池放电功率上限，将关闭电解阵列中功率消耗最低的PEM8生能源绿色制氢是应对目前环境污染和全球变暖的有效方式。电解水制氢具有工艺成熟、源发电的宽功率波动与随机性变化与如何使电解槽阵列长时间运行在高效状态已成为可于离网可再生能源供电的电解系统就需要面对输入功率变化的随机性的角度进行考虑和设计，并未从电解槽阵列各个单体出发来充分挖掘电解槽装置的特性。对于可再生能源供电的PEM电解阵列来说，大部分时间PEM电解阵列均工作在额定功率以9[0006]本发明的目的是提供一种离网光伏一PEM电解槽阵列制氢系统的协调运行控制方据机理建立离网光伏一PEM电解槽阵列制氢系统的状态空间模型，该模型为一个非线性模piPiiiPvpvi为积分项；为工作点；[0018]采用Takagi_Sugeno(TS)多模型稳定性分析方法对模型进行线性化并精确表示，[0019]计及系统任意工作点附近的吸引域的最大估计结果对PEM电解阵列进行第一步优[0021]通过能量管理策略对光伏发电功率、储能电池荷电状态(SOC)和储能电池充放电[0022]优选的，通过Takagi_Sugeno(TS)多模型稳定性分析方法获得系统在任意工作的xx=0):cm,cfrery代表电解槽和和Pbattery_out,t为t时刻[0042]其中，Wbattery,t表示t时刻电池中存储的电能。其中，σsdr为储能电池的自放电率[0046]上式中，Wbattery_N表示电池额定容量，SOCmin和SOCmax分别代表最小和最大荷电状[0081]结合电解槽的效率特性以最大制氢能量为优化目标确定el.i[0119]2、根据系统最大制氢收益为优化目标提出了相应的目标函数，确定电解阵列每过转换系统运行模式来有效应对由瞬时功率波动引起的功率偏差和防止储能电池的过充[0148]采用Takagi_Sugeno(TS)多模型稳定性分析方法对模型进行线性化并精确表示；将所有非线性项设置为其工作点值：fj(x)min＝fj(x)max＝f(0)，其中j=1,2,…,2i+[0154]得到的电解槽在任意初始工作点处的吸引域的最大估计如图2所示，设置在初始[0157]计及系统任意工作点附近的吸引域的最大估计结果以最大制氢收益为优化目标M},vnE{1,…,N,vtEftg,…,tg}[0207]本实施例中提到电解阵列每分钟的最优功率分配是指对基于1分钟时间尺度超短时光伏发电功率预测所获得的功率预测数据计算出的每1分钟时间段的平均光伏发电功率out(42)[0226]基于以上步骤，本实施例选取了图1所示的功率数据中四个代表性场景对本发明所公开的一种离网光伏_PEM电解槽阵列制氢系统的协调运行控制方法进行仿达到上限，电池停止充电，光伏切换到恒压模式，限制发电功率。直流母线电压稳定在[0235]在210_211分钟，光伏发电功率过高，系统两侧功率差超过储能电池充电功率上最小的EL4被关闭，系统两侧的能量不平衡得到缓解。储能电池的放电功率下降到正常范任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，