【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源制氢和控制领域，涉及一种多电解槽功率分配及投切方法。
技术介绍
1、电解槽是电解水制氢系统的重要设备。在可再生能源电解水制氢系统中：由于可再生能源发电具有波动性和间歇性造成电解制氢系统的工作点会不停的变化。目前的研究表明现有电解槽已经可以快速调节其工作点以适应可再生能源的波动性，但是电解槽装置的效率、产氢量、系统能耗等却会随着其输入功率变化而发生改变，并且有学者指出电解槽在较低的功率下运行会产生纯度不合格的气体以至于引发危险，而电解槽在接近额定功率下运行的低效性又会带来成本的急剧增加，其最佳的工作点应处于低于额定功率的某一区间内。此外由于现阶段电解槽装置单体容量有限，大规模制氢站往往需要多台电解槽机组共同运行，大范围的可再生能源供电功率变化下会造成电解槽机组内部的频繁投切，过多的启停次数会造成电解槽电极的退化，影响其使用寿命以及电解效率。目前尚缺乏电解槽功率分配和投切的方法。例如：
2、1)邓智宏等发表于2020年在《可再生能源》第38卷第2期上的《考虑制氢效率特性的风氢系统容量优化》，该文对电解槽效率特性做了研究，提出了一种容量分配策略，可以使得电解槽工作在最佳的工作区间，同时可以跟踪新能源出力，但是不能保证电解槽单个机组的投切工作状态，使得电解槽阵列的整体寿命减少，不利于整个机组的运行。
3、2)沈小军等发表于2021年在《电工技术学报》第36卷第3期上的《计及电热特性的离网型风电制氢碱性电解槽阵列优化控制策略》，该文对电解槽工作特性做了研究，提出了一种碱性电解槽阵列轮值优化控制策
4、综上所述，现有的可再生能源制氢技术存在以下问题：
5、1)仅仅考虑电解槽单个功率的分配时，会使得电解槽机组的整体工作状态不一致，启停次数增加，使得电解槽寿命减少。
6、2)使用电解槽阵列轮值优化控制策略，不能够使得电解槽工作在一个最优工作区间，使得电解槽机组整体的效率下降。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种多电解槽功率分配及投切方法。用于优化多电解槽系统在光伏等可再生能源功率变化的情况下，投切和功率分配的问题，提高运行效率、降低成本。
2、为解决本专利技术的技术问题，本专利技术提供一种多电解槽功率分配及投切方法，所述多电解槽功率分配及投切方法涉及一个由n个相同的电解槽组成的系统，且n个电解槽的运行总功率能匹配输入的总功率，将n个电解槽中的任意一个电解槽记为电解槽ek，其中k＝1，2，...，n；
3、所述功率分配及投切方法包括计算电解槽的最优工作段，分配输入总功率pin，计算需要投入运行的电解槽个数，并进行电解槽的投入或者切出，具体步骤如下：
4、步骤1，计算电解槽的最优工作段
5、步骤1.1，采集任意一个电解槽ek在t次实验输入功率ph下的指标数据dhj，其中，h为实验序号，h＝1，2，3…t，j为指标数据的序号，j＝1，2，3；所述指标数据dhj包括：在实验输入功率ph下的电解槽效率数据dh1，在实验输入功率ph下的电解槽产气量数据dh2，在实验输入功率ph下的电解槽裕量数据dh3；
6、步骤1.2，构造评价指标数据dhj的决策矩阵xu，xu＝(xij)3×3，其中，u＝1，2，...，t，i＝1，2，3，xij为决策矩阵xu的子元素，具体的，x1j为步骤1.1中得到的指标数据dhj，x2j为指标最优值，x3j为指标合格值，x2j、x3j由专家经验、国标或行标给出；
7、采用topsis法求解决策矩阵xu得到指标数据dhj的评价分数gu；
8、步骤1.3，给定区间划分的阈值lm，并认定gu≥lm的区间为电解槽的最优工作段；
9、将与gu≥lm对应的指标数据dhj的实验输入功率ph按照值的大小进行排序，得到队列a，设该队列a中共包括b个实验输入功率ph；
10、步骤2，分配输入电解槽的输入总功率pin：
11、将队列a中b个实验输入功率ph的中位数记为电解槽最优运行功率pexp，并进行如下判断：如果输入总功率pin＜n×pexp，按照依次分配方式进行输入总功率pin的分配；反之，按照平均分配方式进行输入总功率pin的分配；
12、将分配到每一个电解槽的功率记为运行功率py；
13、所述依次分配方式为：首先引入一个运行电解槽的个数s，s＝ceil(pin/pexp)，s≤n，ceil()为取整函数，则前s-1个电解槽的运行功率py＝pexp，第s个电解槽的运行功率py＝pin-(s-1)pexp，其余n-s个电解槽处于待机状态；
14、所述平均分配方式为：每个电解槽的运行功率
15、步骤3，电解槽的投切个数的确定
16、实时检测输入总功率pin是否变化，若发生变化，按照以下方法进行电解槽投切个数的确定；
17、定义任意一次输入总功率pin的变化为第a次变化、第a次变化后的输入总功率为pina、第a次变化后需要运行的电解槽个数为na、第a次变化前已经运行的电解槽个数为na-1，na≤s，na-1≤s；a＝1，2，...；
18、记输入总功率pin增加时需要运行的电解槽个数为n1，n1＝ceil((pina-poff)/pon)，其中，pon为单个电解槽投入的最大功率，poff为单个电解槽切出时的最小功率；
19、当n1＞na-1时，取na＝n1，当n1≤na-1时，取na＝na-1；
20、记输入总功率pin减小时需要运行的电解槽个数为n2，n2＝pin a/poff；
21、当n2＜na-1时，取na＝n2；当n2≥na-1时，取na＝na-1；
22、步骤4，电解槽的投入或切出
23、将第a次需要增加投入或者需要切出的电解槽个数记为n'a，n’a＝|na-na-1|，按照循环方式进行投入和切出电解槽：
24、设n个电解槽的位置构成一个完整的同心圆，且每相邻两个电解槽之间的夹角相等；
25、当需要投入电解槽时，所述循环方式为：在第1次投入时，在n个电解槽中任意选择一个电解槽作为投入起点电解槽，然后从该投入起点电解槽开始按照顺时针方向顺序进行n’1个电解槽的投入，并将最后一个电解槽记为投入终点电解槽；在第2次投入时，则选择第1次投入时的投入终点电解槽的下一个电解槽为投入起点电解槽，然后从该投入起点电解槽开始按照顺时针方向顺序进行n'2个电解槽的投入；以此类推，在第a次投入时，以第a-1次投入时的投入终点电解槽的下一个电解槽为起点，按照顺时针方向顺序进行进行n’a个电解槽的投入；
26、当需要切出电解槽时，所述循环方式为：在第一次切出时，从已经投入运行的电解槽中任意选择一个电解槽作为切出起点电解槽，然后从该切出起点电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多电解槽功率分配及投切方法，所述多电解槽功率分配及投切方法涉及一个由n个相同的电解槽组成的系统，且n个电解槽的运行总功率能匹配输入的总功率，将n个电解槽中的任意一个电解槽记为电解槽Ek，其中k＝1，2，...，n；
2.根据权利要求1所述的一种多电解槽功率分配及投切方法，其特征在于，所述采用TOPSIS法求解决策矩阵Xu得到指标数据Dhj的评价分数Gu的实现过程如下：
【技术特征摘要】
1.一种多电解槽功率分配及投切方法，所述多电解槽功率分配及投切方法涉及一个由n个相同的电解槽组成的系统，且n个电解槽的运行总功率能匹配输入的总功率，将n个电解槽中的任意一个电解槽记为电解槽ek，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，谈家明，方益成，张永新，甘睿，陈强，张兴，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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