本發(fā)明涉及電解水制氫，具體涉及一種多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的運行調(diào)度方法、裝置及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中滲透率的快速增長，但大規(guī)模、高比例的可再生能源發(fā)電并網(wǎng)尚存在一定的技術(shù)瓶頸，影響其消納比例。與電解水制氫耦合可有效平抑風(fēng)光功率波動性、增強風(fēng)光的可調(diào)度性，為解決風(fēng)光消納問題提供新的技術(shù)方案。在大規(guī)模綠電制氫場景下，電解水制氫多對一形式的集成化、模塊化方面已成為不可避免的趨勢。電解槽拆解過程較為繁瑣，因此檢修和維護(hù)的成本較高。因此如何延長和平衡多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)壽命是亟須解決的關(guān)鍵問題。啟停次數(shù)和運行時長是影響電解槽壽命的主要因素。其中，電解槽經(jīng)常冷啟動，會導(dǎo)致隔膜墊片頻繁壓緊和松弛，導(dǎo)致密封性能下降甚至失效；隔膜、電極的性能和壽命會隨著工作時長下降。而綠電功率的強波動性、隨機性會導(dǎo)致電解槽的頻繁啟停和各槽工作時長的不平衡。目前多槽系統(tǒng)調(diào)度策略尚不成熟，在傳統(tǒng)順序啟停策略基礎(chǔ)上改進(jìn)的輪值策略雖然一定程度上能夠改善電解槽工作時長不平衡的情況，但沒有解決電解槽頻繁啟停的問題，相反，固定時間間隔的輪換會導(dǎo)致啟停次數(shù)的增加，導(dǎo)致系統(tǒng)整體壽命的縮短。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的運行調(diào)度方法、裝置及設(shè)備，以解決多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)由于輸入功率波動性導(dǎo)致的頻繁啟停和工作時長不均勻的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的運行調(diào)度方法，多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)包括多個并聯(lián)的電解槽，多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)利用供電裝置產(chǎn)生的電能在各電解槽內(nèi)進(jìn)行電解水制備氫氣，方法包括：

3、獲取各電解槽的歷史數(shù)據(jù)，并根據(jù)各電解槽的歷史數(shù)據(jù)更新各電解槽的調(diào)度編號，調(diào)度編號用于表征各電解槽的調(diào)度優(yōu)先級，歷史數(shù)據(jù)包括各電解槽的歷史工作狀態(tài)及歷史累計運行時長；

4、獲取當(dāng)前時刻各電解槽的工作狀態(tài)、供電裝置在下一時刻的預(yù)測發(fā)電功率；

5、根據(jù)當(dāng)前時刻各電解槽的工作狀態(tài)確定當(dāng)前時刻多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的功率參數(shù)；

6、根據(jù)供電裝置在下一時刻的預(yù)測發(fā)電功率和當(dāng)前時刻多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的功率參數(shù)之間的關(guān)系，按照當(dāng)前時刻各電解槽的工作狀態(tài)和調(diào)度編號對各電解槽的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)度。

7、本發(fā)明提供的多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的運行調(diào)度方法，利用各電解槽的歷史數(shù)據(jù)更新調(diào)度編號，并結(jié)合各電解槽的當(dāng)前運行狀態(tài)及多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的功率參數(shù)與預(yù)設(shè)發(fā)電功率的關(guān)系，對各電解槽進(jìn)行調(diào)度，由于調(diào)度編號是根據(jù)各電解槽當(dāng)前的運行狀態(tài)與歷史累積運行時長確定的，因此，在按照各電解槽的調(diào)度編號對各電解槽的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)度時，能夠充分考慮各電解槽的累積工作時長，減小各電解槽的累計工作時長的差距，避免了輸入功率的波動導(dǎo)致的電解槽頻繁啟停，并且，各電解槽的調(diào)度編號是不斷更新的，充分考慮了多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)運行一段時間后，不同工作狀態(tài)下各電解槽的累計工作時長可能會發(fā)生變化，更新調(diào)度編號可以平衡各電解槽的累計工作時長，提高多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的整體壽命。

8、在一種可選的實施方式中，獲取各電解槽的歷史數(shù)據(jù)，并根據(jù)各電解槽的歷史數(shù)據(jù)更新各電解槽的調(diào)度編號，包括：

9、獲取各電解槽的歷史工作狀態(tài)及歷史累計運行時長，并計算各電解槽的平均工作時長；

10、計算各電解槽的歷史累計運行時長與平均工作時長的差值，并確定差值大于預(yù)設(shè)時長閾值的電解槽數(shù)量；

11、若差值大于預(yù)設(shè)時長閾值的電解槽數(shù)量占電解槽總數(shù)的比例大于預(yù)設(shè)比例閾值，則按照各電解槽的歷史累計運行時長從小到大的順序更新各電解槽的調(diào)度編號。

12、本發(fā)明提供的多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的運行調(diào)度方法，根據(jù)電解槽的歷史累計運行時長與各電解槽平均工作時長的關(guān)系及數(shù)量，更新電解槽的調(diào)度編號，對電解槽的調(diào)度更加合理，減小了各電解槽累計運行時長的差距。

13、在一種可選的實施方式中，方法還包括：

14、根據(jù)各電解槽的歷史累計運行時長與平均工作時長的差值，確定最大差值；

15、根據(jù)最大差值確定各電解槽的調(diào)度編號的下一次更新時間。

16、本發(fā)明提供的多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的運行調(diào)度方法，將各電解槽的歷史累計運行時長與平均工作時長的最大差值作為各電解槽的調(diào)度編號的下一次更新時間間隔，避免了頻繁對調(diào)度編號進(jìn)行調(diào)整，有利于提高多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的使用壽命。

17、在一種可選的實施方式中，獲取供電裝置在下一時刻的預(yù)測發(fā)電功率，包括：

18、獲取供電裝置的歷史發(fā)電數(shù)據(jù)，歷史發(fā)電數(shù)據(jù)中包括發(fā)電功率曲線和供電裝置在不同時刻對應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)；

19、根據(jù)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)建立發(fā)電功率預(yù)測模型；

20、獲取當(dāng)前時刻的環(huán)境數(shù)據(jù)，并根據(jù)當(dāng)前時刻的環(huán)境數(shù)據(jù)利用發(fā)電功率預(yù)測模型預(yù)測下一時刻的預(yù)測發(fā)電功率。

21、本發(fā)明提供的多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的運行調(diào)度方法，利用歷史發(fā)電數(shù)據(jù)建立發(fā)電功率預(yù)測模型，預(yù)測得到下一時刻的預(yù)測發(fā)電功率，使根據(jù)預(yù)測發(fā)電功率對下一時刻各電解槽的狀態(tài)做出的調(diào)整更加準(zhǔn)確。

22、在一種可選的實施方式中，電解槽的工作狀態(tài)包括：生產(chǎn)狀態(tài)、待機狀態(tài)、停機狀態(tài)，多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的功率參數(shù)包括系統(tǒng)額定功率、系統(tǒng)最低生產(chǎn)功率和系統(tǒng)待機功率；

23、根據(jù)當(dāng)前時刻各電解槽的工作狀態(tài)確定當(dāng)前時刻多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的功率參數(shù)，包括：

24、確定處于生產(chǎn)狀態(tài)和待機狀態(tài)的電解槽；

25、根據(jù)處于生產(chǎn)狀態(tài)和待機狀態(tài)的各電解槽的額定功率的和，確定當(dāng)前時刻多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的系統(tǒng)額定功率；

26、根據(jù)處于生產(chǎn)狀態(tài)的各電解槽的生產(chǎn)功率下限之和，與處于待機狀態(tài)的各電解槽的待機功率之和，確定當(dāng)前時刻多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的系統(tǒng)最低生產(chǎn)功率；

27、根據(jù)處于生產(chǎn)狀態(tài)和待機狀態(tài)的各電解槽的待機功率之和，確定當(dāng)前時刻多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的系統(tǒng)待機功率。

28、本發(fā)明提供的多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的運行調(diào)度方法，通過各電解槽的工作狀態(tài)及對應(yīng)的功率確定多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的功率參數(shù)，細(xì)化了對多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的功率參數(shù)分析，有利于更準(zhǔn)確的把握各電解槽的當(dāng)前情況，便于據(jù)此進(jìn)行后續(xù)分析控制。

29、在一種可選的實施方式中，根據(jù)供電裝置在下一時刻的預(yù)測發(fā)電功率和當(dāng)前時刻多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的功率參數(shù)之間的關(guān)系，按照當(dāng)前時刻各電解槽的工作狀態(tài)和調(diào)度編號對各電解槽的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)度，包括：

30、若下一時刻預(yù)測發(fā)電功率大于系統(tǒng)額定功率，則計算下一時刻預(yù)測發(fā)電功率與系統(tǒng)額定功率的第一功率差；

31、根據(jù)第一功率差、電解槽的額定功率，確定從停機狀態(tài)進(jìn)入待機狀態(tài)電解槽的第一數(shù)量；

32、按照停機狀態(tài)下各電解槽的調(diào)度編號，使編號靠前的第一數(shù)量的電解槽進(jìn)入待機狀態(tài)。

33、本發(fā)明提供的多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的運行調(diào)度方法，當(dāng)預(yù)測發(fā)電功率過大時，通過預(yù)測發(fā)電功率與系統(tǒng)額定功率的差值確定需要從停機狀態(tài)轉(zhuǎn)入生產(chǎn)狀態(tài)的電解槽數(shù)量，然后再根據(jù)調(diào)度編號確定需要預(yù)熱的電解槽，提前進(jìn)入待機狀態(tài)，節(jié)省下一時刻進(jìn)入生產(chǎn)狀態(tài)的時間，按照調(diào)度編號確定電解槽，有利于平衡各電解槽的運行時間。

34、在一種可選的實施方式中，根據(jù)供電裝置在下一時刻的預(yù)測發(fā)電功率和當(dāng)前時刻多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的功率參數(shù)之間的關(guān)系，按照當(dāng)前時刻各電解槽的工作狀態(tài)和調(diào)度編號對各電解槽的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)度，還包括：

35、若下一時刻預(yù)測發(fā)電功率大于系統(tǒng)待機功率且小于系統(tǒng)最低生產(chǎn)功率，則計算系統(tǒng)最低生產(chǎn)功率與下一時刻預(yù)測發(fā)電功率的第二功率差；

36、根據(jù)第二功率差、生產(chǎn)功率下限與待機功率的差，確定從生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)入待機狀態(tài)的第二數(shù)量；

37、按照生產(chǎn)狀態(tài)下各電解槽的調(diào)度編號，在下一時刻時使編號靠后的第二數(shù)量的電解槽進(jìn)入待機狀態(tài)。

38、本發(fā)明提供的多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的運行調(diào)度方法，當(dāng)預(yù)測發(fā)電功率較小時，通過預(yù)測發(fā)電功率與系統(tǒng)最低生產(chǎn)功率確定需要從生產(chǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)入待機狀態(tài)的電解槽數(shù)量，避免了發(fā)電功率波動導(dǎo)致的電解槽頻繁啟停，再根據(jù)調(diào)度編號確定轉(zhuǎn)入待機狀態(tài)的電解槽，保證功率平衡的前提下，使各電解槽的累計運行時長差別最小。

39、在一種可選的實施方式中，根據(jù)供電裝置在下一時刻的預(yù)測發(fā)電功率和當(dāng)前時刻多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的功率參數(shù)之間的關(guān)系，按照當(dāng)前時刻各電解槽的工作狀態(tài)和調(diào)度編號對各電解槽的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)度，還包括：

40、若下一時刻預(yù)測發(fā)電功率不大于系統(tǒng)待機功率，則按照預(yù)設(shè)原則確定下一時刻處于生產(chǎn)狀態(tài)電解槽的數(shù)量和處于待機狀態(tài)電解槽的數(shù)量，預(yù)設(shè)原則為：

41、

42、其中，lt+1表示下一時刻處于生產(chǎn)狀態(tài)的電解槽數(shù)量，st+1表示下一時刻處于待機狀態(tài)的電解槽數(shù)量，ps表示電解槽的待機功率，pmin表示電解槽的生產(chǎn)功率下限，pt+1表示下一時刻預(yù)測發(fā)電功率；

43、根據(jù)當(dāng)前時刻處于生產(chǎn)狀態(tài)的電解槽數(shù)量和下一時刻處于生產(chǎn)狀態(tài)的電解槽數(shù)量，確定下一時刻從生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)入待機狀態(tài)電解槽的第三數(shù)量，根據(jù)當(dāng)前時刻處于待機狀態(tài)的電解槽數(shù)量和下一時刻處于待機狀態(tài)的電解槽數(shù)量，確定下一時刻從待機狀態(tài)進(jìn)入停機狀態(tài)電解槽的第四數(shù)量；

44、在下一時刻時，按照生產(chǎn)狀態(tài)下各電解槽的調(diào)度編號使編號靠后的第三數(shù)量的電解槽進(jìn)入待機狀態(tài)，按照待機狀態(tài)下各電解槽的調(diào)度編號，使編號靠后的第四數(shù)量的電解槽進(jìn)入停機狀態(tài)。

45、本發(fā)明提供的多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的運行調(diào)度方法，在預(yù)測發(fā)電功率非常小時，通過預(yù)測發(fā)電功率與系統(tǒng)待機功率，確定從生產(chǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)為待機狀態(tài)的電解槽數(shù)量及從待機狀態(tài)轉(zhuǎn)為停機狀態(tài)的電解槽數(shù)量，同樣根據(jù)各狀態(tài)下電解槽的調(diào)度編號確定需要調(diào)節(jié)狀態(tài)的電解槽，改善了各電解槽累計運行時長不平衡的情況，提高了多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的壽命。

46、第二方面，本發(fā)明提供了一種多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的運行調(diào)度裝置，多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)包括多個并聯(lián)的電解槽，多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)利用供電裝置產(chǎn)生的電能在各電解槽內(nèi)進(jìn)行電解水制備氫氣，裝置包括：

47、調(diào)度編號更新模塊，用于獲取各電解槽的歷史數(shù)據(jù)，并根據(jù)各電解槽的歷史數(shù)據(jù)更新各電解槽的調(diào)度編號，調(diào)度編號用于表征各電解槽的調(diào)度優(yōu)先級，歷史數(shù)據(jù)包括各電解槽的歷史工作狀態(tài)及歷史累計運行時長；

48、當(dāng)前數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取當(dāng)前時刻各電解槽的工作狀態(tài)、供電裝置在下一時刻的預(yù)測發(fā)電功率；

49、功率參數(shù)確定模塊，用于根據(jù)當(dāng)前時刻各電解槽的工作狀態(tài)確定當(dāng)前時刻多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的功率參數(shù)；

50、工作狀態(tài)調(diào)度模塊，用于根據(jù)供電裝置在下一時刻的預(yù)測發(fā)電功率和當(dāng)前時刻多槽并聯(lián)制氫系統(tǒng)的功率參數(shù)之間的關(guān)系，按照當(dāng)前時刻各電解槽的工作狀態(tài)和調(diào)度編號對各電解槽的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)度。

51、第三方面，本發(fā)明提供了一種計算機設(shè)備，包括：存儲器和處理器，存儲器和處理器之間互相通信連接，存儲器中存儲有計算機指令，處理器通過執(zhí)行計算機指令，從而執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實施方式的方法。