本發(fā)明涉及海上水制氫平臺運維，具體為一種海上電解水制氫平臺電力控制系統(tǒng)。

背景技術：

1、電解水制氫技術立足于未來碳中性甚至負碳，技術相對成熟，被各界寄予厚望。電解水的設備—電解槽，由于其模塊化特性，非常適合氫氣的集中式生產(chǎn)，同時pem制氫尤其適合與光伏、風能等可再生能源聯(lián)合使用。隨著可再生能源尤其是太陽能和風能的成本下降，國際上越來越關注可再生能源電解水制氫。

2、水制氫平臺的設備功率和能耗控制是關鍵技術之一。?水制氫平臺通常采用電解水制氫技術，其設備功率和能耗直接影響到制氫效率和成本。高效的水制氫設備應具備高動態(tài)響應、高安全可靠性，并通過優(yōu)化控制策略來降低能耗。

3、具體來說，水制氫設備的功率和能耗控制涉及以下幾個方面：動態(tài)響應能力?：設備的動態(tài)響應能力是指在輸入波動及負載啟停情況下，設備能夠快速調(diào)整其輸出，確保工藝參數(shù)的穩(wěn)定。高動態(tài)響應速率有助于提高制氫系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率?。?寬負荷調(diào)節(jié)及頻繁啟停的適應能力?：水制氫設備需要在寬負荷范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，并能適應頻繁的啟停操作。這種能力確保了設備在不同工況下的穩(wěn)定運行?。?熱待機和熱啟動功能?：設備的熱待機和熱啟動功能減少了啟動時間并降低了能耗，提高了設備的整體效率。

4、水電解過程的能源消耗是很大的，一般都占本單位總能耗的很大比例，也是綠氫成本的最大障礙，因此想方設法降低水電解制氫的能耗,具有十分重要的意義。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中所存在的不足，本發(fā)明提供了一種海上電解水制氫平臺電力控制系統(tǒng)，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：

2、一種海上電解水制氫平臺電力控制系統(tǒng)，包括：

3、風力發(fā)電設備：用于產(chǎn)生電力；

4、電解水制氫設備：用于通過電解水生產(chǎn)氫氣；

5、電力控制設備：用于管理和控制整個系統(tǒng)的電力分配和需求；

6、儲能充電設備：用于儲存多余電力并在需要時釋放；

7、通信設備：用于系統(tǒng)內(nèi)部及與外部設備之間的信息交流；

8、環(huán)境信息采集存儲設備：用于收集和存儲風速和濕度環(huán)境數(shù)據(jù)；

9、所述電力控制設備與風力發(fā)電設備、電解水制氫設備、儲能充電設備、通信設備以及環(huán)境信息采集存儲設備均電性連接；電力控制設備根據(jù)氫氣運輸需求控制電解水制氫設備的運行功率，確保氫氣產(chǎn)量滿足運輸需求，同時通過分析儲能充電設備的存儲狀態(tài)調(diào)整電能需求，維持儲能與充電的平衡，并結合當前及未來三天天氣變化控制風力發(fā)電設備的運行功率，具體如下：

10、氫氣運輸需求控制：

11、若當前存儲氫氣量大于或等于氫氣運輸量，則電解水制氫設備無需工作：；

12、若當前存儲氫氣量小于氫氣運輸量但超50%，則電解水制氫設備正常工作：；

13、若當前存儲氫氣量小于氫氣運輸量且低于50%，則電解水制氫設備需要高功率工作：；

14、儲能充電設備需求調(diào)整：

15、計算所有儲能充電設備的當前電能存儲量的平均值：，其中，是第臺儲能充電設備的當前存儲電量，是儲能充電設備的總數(shù)；

16、基于自適應儲能閾值調(diào)整儲能需求：

17、如果運維船數(shù)量超過平臺數(shù)量的70%，則將儲能閾值調(diào)整為當前平臺充電最大值的80%：；

18、如果運維船數(shù)量不超過平臺數(shù)量的70%，則將儲能閾值調(diào)整為充電最大值的50%：，其中，是儲能充電設備的最大充電容量；

19、風力發(fā)電設備運行功率控制：

20、結合當前風速和未來預測風速計算平均風速：，其中，是預測的時間段小時數(shù)；

21、根據(jù)電能需求等級和平均風速控制風力發(fā)電設備的運行功率；

22、高等級需求：電解水制氫設備高功率運行且儲能充電設備有儲能需求：，其中，表示高等級需求下電解水制氫設備的功率需求，表示高等級需求下儲能充電設備的儲能需求；

23、中等級需求：電解水制氫設備正常功率運行且儲能充電設備有儲能需求，或電解水制氫設備高功率運行且儲能充電設備無儲能需求：，其中，表示中等級需求下電解水制氫設備的功率需求，表示中等級需求下儲能充電設備的儲能需求；

24、低等級需求：電解水制氫設備正常功率運行或不工作，儲能充電設備有或無儲能需求：，其中，表示低等級需求下電解水制氫設備的功率需求，表示低等級需求下儲能充電設備的儲能需求。。

25、優(yōu)選的，所述風力發(fā)電設備根據(jù)當前天氣和預測天氣，以及電解水制氫和儲能的需求，自動控制功率，達到電力的供需平衡，引入天氣預測模型，使用以下公式計算預測期內(nèi)平均風速，并據(jù)此調(diào)整風力發(fā)電設備的輸出功率：

26、；

27、；

28、其中，是第小時預測的風速，是預測的時間段小時數(shù)，是預測期內(nèi)的電能需求。

29、優(yōu)選的，所述電解水制氫設備通過通信設備獲取氫氣運輸需求，并根據(jù)需求控制設備功率，根據(jù)設備功率發(fā)送對應的電力需求到所述電力控制設備，電解水制氫設備能夠通過智能算法預測未來一段時間內(nèi)的氫氣需求量，并據(jù)此預先調(diào)整自身的工作狀態(tài)，公式如下：

30、；

31、其中，是當前氫氣需求量，是預測的未來氫氣需求量，是一個介于0到1之間的權重系數(shù)，用來平衡當前和未來的氫氣需求。

32、優(yōu)選的，所述儲能充電設備通過通信設備將當前存儲電量發(fā)送到電解水制氫平臺中的電力控制設備中，儲能充電設備能夠根據(jù)平臺之間的電能供需關系，自動調(diào)整充放電策略，以最小化電能傳輸損失，公式如下：

33、；

34、其中，和分別代表發(fā)送和接收的電能量，是一個常數(shù)，表示每單位電能傳輸?shù)膿p失率。

35、優(yōu)選的，所述儲能充電設備包括儲能單元和充電單元，所述儲能單元存儲根據(jù)實際電力調(diào)節(jié)后的從風力發(fā)電設備發(fā)送的電能，所述充電單元同時接收運維船的電力參數(shù)，通過通信設備發(fā)送到遠程監(jiān)控平臺，供工作人員實時了解信息和監(jiān)控。

36、優(yōu)選的，所述通信設備通過遠程網(wǎng)絡接收遠程監(jiān)控平臺或者運維船的氫氣輸運或者充電信息，并將氫氣運輸信息發(fā)送到本平臺的所述電力控制設備中，并將本平臺中所述儲能充電設備的電能信息發(fā)送到本區(qū)域其他各個平臺的所述通信設備中，同時接收其他各個平臺所述通信設備發(fā)送的儲能充電設備的電能信息，完成海上水制氫平臺、運維船和遠程監(jiān)控平臺的交互。

37、優(yōu)選的，所述環(huán)境信息采集存儲設備采集當前風力和濕度信息并存儲，隨后將當前風力和濕度信息以及已存儲的歷史風力和濕度信息一起發(fā)送到電力控制設備。

38、相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下有益效果：

39、1、通過精準控制風力發(fā)電設備的發(fā)電功率，有效避免了能源浪費，同時也保證了電力供應的穩(wěn)定性，此外，通過合理調(diào)配儲能充電設備的電能，進一步提高了能源利用效率；

40、2、本系統(tǒng)能夠根據(jù)氫氣運輸需求和天氣變化靈活調(diào)整運行模式，既保證了氫氣生產(chǎn)的連續(xù)性，又能在一定程度上減少設備損耗，延長使用壽命；

41、3、通過控制驅動風力發(fā)電設備的能耗，充分利用風力變化和電能需求，實時調(diào)整設備功率，減少能源浪費，通過對平臺上各設備間電力流動的有效管理，實現(xiàn)了資源的最佳配置，從而降低了運營成本，提高了經(jīng)濟效益；

42、4、海上電解水制氫平臺的建立和發(fā)展，不僅有利于推動綠色能源技術的進步，還為實現(xiàn)碳中和目標提供了新的解決方案。