[发明专利]一种氢能站及其控制系统和控制方法

说明书

本申请提供了一种氢能站及其控制系统和控制方法，该控制方法中，首先，实时采集各级储气罐的气压，并据其确定各级储气罐的新存氢气分配策略，以实现对于制氢系统新增氢气量的分配，优化各级储气罐的加氢能力；并且，对新连接的负载罐的气压进行实时采集，并根据负载罐的气压和各级储气罐的气压，确定各级储气罐的新放氢气分配策略，以满足负载罐所需加氢量，使各级储气罐能够自动为负载罐连续加注至饱和状态；然后重复执行至两个策略的迭代结果使得各级储气罐通过自然气压差为负载罐加氢的加注总损耗最低时，再按照迭代结果，控制制氢系统为各级储气罐进行存气，并控制各级储气罐为负载罐进行加气，降低了氢能站的能耗。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，更具体的说，尤其涉及一种氢能站及其控制系统和控制方法。

背景技术

氢气能源是一种零污染循环清洁能源，氢元素广泛存在于自然界中，通过各种能量提取出氢气，氢气和氧气燃烧产生能量形成零污染的水。现新能源发电迅猛发展，如光伏发电和风能发电，充分利用了自然资源产生无污染的电能。使用新能源发出的电用于电解制氢，实现将自然界的光能和风能转换为氢能存储，需要使用时再将氢能转化为所需能量形态，从而实现零污染的能源循环。氢能便于长时间存储且存储过程中无损耗无污染，使用零污染循环，因此，氢能是最为理想的终极能源形态。

使用新能源制氢已经开始工程实施，氢能站也已经在多个地方实施，未来在光能风能丰富的地区将有越来越多的这种氢能站，通过各种形式的新能源实现能源的清洁使用，为2060年的中国碳中和目标作出贡献。

氢能站中，氢气的供给源头是由新能源制氢提供，每天的一定时间段都可以制氢，即有不断的供氢源头。氢气源头动态流动特性是氢能站与传统独立加氢站的区别，如图1所示为氢能站和独立站的结构区别。加氢站中对使用氢气作为能源的负载罐(比如车载罐)进行加注氢气时，随着加注气体推进，储气罐气压下降，负载罐气压上升，在负载罐气压允许前提下，最终储气罐和负载罐的气压平衡；气体加注过程气压变化图如图2所示，P是气压，t时间。加气过程中，加氢站中的储气罐氢气能否以自身的气压差给负载罐加气，不额外增加能耗，取决于储气罐和负载罐的气压差大小，当压差小于最低下限值时则气态无法加气。

因此，给不同储气罐存多少气体，需要以满足使用储气罐和车载罐自身气压差来实现加气的目的为考量。也即，以储气罐和车载罐自身气压差实现加气，加氢站的各级储气罐在不同的情况下需要存储多少氢气，才能达到加氢能耗优化，是目前亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氢能站及其控制系统和控制方法，用于以储气罐和车载罐自身气压差实现加气，达到氢能站的加氢耗能优化。

本发明公开了一种氢能站的控制方法，包括：

S101、实时采集所述氢能站中各级储气罐的气压，并根据各级储气罐的气压，确定各级储气罐的新存氢气分配策略，以实现对于所述氢能站中制氢系统新增氢气量的分配；

S102、对新连接的负载罐的气压进行实时采集，并根据所述负载罐的气压和各级储气罐的气压，确定各级储气罐的新放氢气分配策略，以满足所述负载罐所需加氢量；

重复执行步骤S101和S102，直至两个策略的迭代结果使得各级储气罐通过自然气压差为所述负载罐加氢的加注总损耗最低时，执行步骤S103；

S103、按照所述迭代结果，控制所述制氢系统为各级储气罐进行存气，并控制各级储气罐为所述负载罐进行加气。

可选的，步骤S101中的根据各级储气罐的气压，确定各级储气罐的新存氢气分配策略，包括：

S201、根据各级储气罐的气压，计算各级储气罐的评价参数；

S202、将所述制氢系统新增氢气量对各级储气罐进行分配，以使各所述评价参数满足预设平衡条件，生成所述新存氢气分配策略。