【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制氢系统控制，具体涉及离网型风电制氢系统的能量管理方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、氢能作为零碳绿色可再生能源，具有能量密度大、转化效率高等优点，可实现开发到利用全过程零排放、零污染；氢气的制备是氢能产业链中的重要一环；现有制氢技术主要包括化石燃料及化工副产制氢、生物质制氢及电解水制氢等；与其他制氢方式相比，电解水制氢具有近零排放和制氢纯度高等优势，并且还可以和光伏、风力可再生能源发电结合起来，有效的消纳风电、光伏等不稳定能源，缓解其波动性对电网的冲击，具有重要的经济及社会效益。同时大规模建设风电机组存在两大难题亟待解决：(1)风力发电具有随机性、间歇性的特点，导致因未及时消纳的问题，大规模接入电网时可能造成电压和频率的波动，影响电力系统稳定运行，使其被迫出现大量弃风的情况，降低了风电利用率；(2)大规模风电电力的常规存储方法存在瓶颈，传统的储能方式难以满足长时间、大量存储，与绿色发展理念相悖的同时不具有良好的经济性。对此，制氢储能的高能量密度、大容量以及高寿命使得风电制氢系统展现出了巨大的潜力。
2、能量管理系统作为风电制氢系统的核心部分，其性能直接影响了制氢系统的稳定性与安全性；当采用风电、光伏等波动性可再生能源对电解制氢整流器电源进行供电时，容易出现微电网交流母线频率以及系统功率不平衡的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了离网型风电制氢系统的能量管理方法、系统、设备及介质，以解决微电网交流母线频率以及离网型风电制氢系统功率不平衡
2、第一方面，本专利技术提供了一种离网型风电制氢系统的能量管理方法，离网型风电制氢系统包括：通过交流母线相互连接的风力发电单元、储能单元、制氢单元，风力发电单元为储能单元、制氢单元供电，风力发电单元包括多个风力发电设备，制氢单元包括至少一台制氢设备，方法包括：
3、获取风力发电单元的实时预测风功率，当实时预测风功率大于预设启动功率时，启动储能单元、风力发电单元并获取风力发电单元的实时功率，根据风力发电单元的实时功率，按照预设规则启动制氢单元中的至少一台制氢设备；
4、为制氢单元的制氢负荷和风力发电单元的功率设定相同的预设值，制氢单元的制氢负荷按照预设速率进行提升，风力发电单元的功率提升跟随制氢负荷的提升，直至制氢单元的制氢负荷与风力发电单元的实时功率分别达到预设功率运行状态；
5、获取交流母线的频率和储能单元的荷电状态，根据交流母线的频率、储能单元的荷电状态、制氢单元的制氢负荷与风力发电单元的实时功率，调节风力发电单元、制氢单元的工作参数使风电制氢系统维持稳定。
6、本专利技术提供的离网型风电制氢系统的能量管理方法，通过对风力发电单元的实时功率与制氢单元的制氢负荷的采集和对比，实现自动启动离网型风电制氢系统，在稳态阶段能够辅助稳定微电网频率，解决了交流母线频率及系统功率不平衡的问题，避免出现发电侧功率波动导致的交流母线频率震荡及更严重的系统崩溃现象。
7、在一种可选的实施方式中，按照预设规则启动制氢单元中的至少一台制氢设备，包括：
8、获取风电制氢系统所在环境的实时温度、实时湿度、实时风速；
9、根据风力发电单元的实时功率、风电制氢系统所在环境的实时温度、实时湿度、实时风速，基于预设预测模型预测未来预设时间段内风力发电单元的第一预测功率；
10、当风力发电单元的实时功率大于至少一台制氢设备的冷启动功率，且第一预测功率大于冷启动功率时，则启动制氢单元中至少一台制氢设备。
11、本专利技术提供的离网型风电制氢系统的能量管理方法，通过将风力发电单元的实时功率及预测功率与制氢设备的冷启动功率进行比较，根据比较结果启动制氢单元，避免出现制氢设备频繁启停的现象，能够有效提高制氢设备的使用寿命。
12、在一种可选的实施方式中，为制氢单元的制氢负荷和风力发电单元的功率设定相同的预设值，制氢单元的制氢负荷按照预设速率进行提升，风力发电单元的功率提升跟随制氢负荷的提升，直至制氢单元的制氢负荷与风力发电单元的实时功率分别达到预设功率运行状态，包括：
13、获取制氢单元中各制氢设备的制氢负荷、风电制氢系统所在环境的实时温度、实时湿度、实时风速；
14、当各制氢设备的制氢负荷均不小于冷启动功率时，根据风力发电单元的实时功率、风电制氢系统所在环境的实时温度、实时湿度、实时风速，基于预设预测模型预测未来预设时间段的第二预测功率；
15、当第二预测功率大于制氢单元的额定功率时，为制氢单元的制氢负荷和风力发电单元的功率设定相同的预设值；
16、制氢单元的制氢负荷按照预设速率进行提升，风力发电单元的功率提升跟随制氢负荷的提升，保持制氢单元的制氢负荷与风力发电单元的实时功率相等，直至制氢单元的制氢负荷与风力发电单元的实时功率分别达到预设功率运行状态。
17、本专利技术提供的离网型风电制氢系统的能量管理方法，风力发电单元与制氢单元的功率提升过程中保持速度相同，使风力发电单元产生的电能尽量刚好被制氢单元利用，功率分配合理，能够有效延长制氢的工作时间，提高制氢效率。
18、在一种可选的实施方式中，制氢设备启动过程中和制氢设备的制氢负荷提升过程中，计算风力发电单元的实时功率与制氢单元的制氢负荷产生的偏差值；
19、利用储能单元对所述偏差值进行功率补偿，当风力发电单元的实时功率大于制氢单元的制氢负荷时，风力发电单元产生的多余电能用于给储能单元充电，当风力发电单元的实时功率小于制氢单元的制氢负荷时，通过储能单元放电对制氢单元进行功率补偿；
20、当制氢单元的制氢负荷与风力发电单元的实时功率分别达到预设功率运行状态时，离网型风电制氢系统进入稳定状态，制氢负荷跟随风力发电单元的实时功率。
21、本专利技术提供的离网型风电制氢系统的能量管理方法，风电制氢系统启动和功率提升过程中，制氢设备的制氢负荷与风力发电设备的实时功率可能会存在小偏差，利用储能单元的充放电对偏差进行补偿，以维持风电制氢系统的稳定。
22、在一种可选的实施方式中，根据交流母线的频率、储能单元的荷电状态、制氢单元的制氢负荷与风力发电单元的实时功率，调节风力发电单元、制氢单元的工作参数，包括：
23、根据风力发电单元的实时功率确定发电功率变化值，并将发电功率变化值与储能单元的预设充放电功率阈值进行比较；
24、当发电功率变化值小于或等于预设充放电功率阈值时，储能单元根据风力发电单元的实时功率改变充放电状态及充放电功率，以使风电制氢系统维持稳定。
25、本专利技术提供的离网型风电制氢系统的能量管理方法，在稳定运行过程中可能会出现风力发电的功率波动，功率波动导致的发电功率变化值较小时，储能单元根据功率变化对应调整充放电状态及充放电功率，避免风电制氢系统由于功率突变导致的系统震荡或崩溃，使系统处于相对稳定的运行状态。
26、在一种可选的实施方式中，储能单元根本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种离网型风电制氢系统的能量管理方法，所述离网型风电制氢系统包括：通过交流母线相互连接的风力发电单元、储能单元、制氢单元，所述风力发电单元为所述储能单元、制氢单元供电，所述风力发电单元包括多个风力发电设备，所述制氢单元包括至少一台制氢设备，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照预设规则启动制氢单元中的至少一台制氢设备，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，为制氢单元的制氢负荷和风力发电单元的功率设定相同的预设值，制氢单元的制氢负荷按照预设速率进行提升，风力发电单元的功率提升跟随制氢负荷的提升，直至制氢单元的制氢负荷与风力发电单元的实时功率分别达到预设功率运行状态，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述交流母线的频率、储能单元的荷电状态、制氢单元的制氢负荷与风力发电单元的实时功率，调节风力发电单元、制氢单元的工作参数，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，储能单元根据风力发电单元的实时功率改变充放
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，储能单元根据风力发电单元的实时功率改变充放电状态及充放电功率，以使风电制氢系统维持稳定，包括：
8.一种离网型风电制氢系统的能量管理系统，所述离网型风电制氢系统包括：通过交流母线相互连接的风力发电单元、储能单元、制氢单元，所述风力发电单元为所述储能单元、制氢单元供电，所述风力发电单元包括多个风力发电设备，所述制氢单元包括至少一台制氢设备，其特征在于，所述能量管理系统与风力发电单元、储能单元、制氢单元通信连接，包括：
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种离网型风电制氢系统的能量管理方法，所述离网型风电制氢系统包括：通过交流母线相互连接的风力发电单元、储能单元、制氢单元，所述风力发电单元为所述储能单元、制氢单元供电，所述风力发电单元包括多个风力发电设备，所述制氢单元包括至少一台制氢设备，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照预设规则启动制氢单元中的至少一台制氢设备，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，为制氢单元的制氢负荷和风力发电单元的功率设定相同的预设值，制氢单元的制氢负荷按照预设速率进行提升，风力发电单元的功率提升跟随制氢负荷的提升，直至制氢单元的制氢负荷与风力发电单元的实时功率分别达到预设功率运行状态，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述交流母线的频率、储能单元的荷电状态、制氢单元的制氢负荷与风力发电单元的实时功率，调节风力发电单元、制氢...
【专利技术属性】
技术研发人员：白建明，李诗玉，单小勇，高岩，郑冰，刘起琦，
申请(专利权)人：华电重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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