CN112491032A - 一种直流耦合离网制氢***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的直流耦合离网制氢***及其控制方法，该直流耦合离网制氢***中，其变换器***中的各个功率变换器，输入端并联至新能源***的输出端，输出端分别与各自对应的制氢槽***的制氢槽供电端相连；并且，其变换器***中的***控制器能够对所述新能源***输出的电能进行MPPT运算，再根据运算得到的最大功率点信息控制相应个数的功率变换器运行；即便制氢槽***的制氢槽为碱液电解槽时，也能够通过上述原理有效均衡新能源***的功率波动与碱液电解槽的功率特性要求。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种直流耦合离网制氢***及其控制方法。
背景技术
随着能源发展向着绿色、清洁的方向发展，氢气由于其利用产物是水，可以真正做到零排放、无污染，被看作是最具应用前景的清洁能源之一，在燃料电池、储能、新能源汽车等行业得到越来越广泛的应用。水电解制氢具有纯度高，效率高、排碳量少等优点，在众多制氢方式中脱颖而出。
图1所示为典型的直流耦合离网制氢***；PV***产生的直流电通过DC/DC变换器(或者风机***产生的交流电通过AC/DC变换器)，输出给多个制氢槽***，由各个制氢槽***中的电解槽将水中的氢置换出来，然后将得到的氢气和氧气输送至储氢/氧***。
实际应用中，制氢槽***多采用碱性电解槽来进行电解制氢，但碱性电解槽有最小电流/电压限制要求，而新能源功率具有波动性，若不能达到其限制要求，则将导致碱性电解槽的产气纯度低、主动停机，甚至会带来安全危险。
发明内容
本发明提供一种直流耦合离网制氢***及其控制方法，以解决现有技术中电解槽输入功率不平稳的问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
本发明第一方面提供了一种直流耦合离网制氢***，包括：新能源***、变换器***以及至少两个制氢槽***；其中：
所述变换器***包括多个功率变换器；
各个功率变换器的输入端，均与所述新能源***的输出端相连；
各个功率变换器的输出端，分别与各自对应的制氢槽***的制氢槽供电端相连；
所述变换器***中的***控制器用于对所述新能源***输出的电能进行MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)运算，并根据运算得到的最大功率点信息控制相应个数的功率变换器运行。
可选的，所述制氢槽***的制氢槽为：碱液电解槽、PEM电解槽及固体氧化物电解槽中的任意一种。
可选的，所述变换器***中，各个功率变换器分别通过自身的内置控制器实现主从控制，且作为通信主机的内置控制器为所述***控制器；
或者，
所述变换器***中，各个功率变换器的内置控制器，分别通过所述***控制器实现集中控制。
可选的，所述变换器***中，各个功率变换器分别通过自身的内置控制器，与自身所连接的制氢槽***的控制柜通信连接。
可选的，所述新能源***包括：至少一个光伏发电支路，和/或，至少一个风力发电支路；
并且，各个发电支路的输出端均与所述新能源***的输出端相连。
可选的，所述光伏发电支路包括：至少一个光伏组串；各个光伏组串的两端分别用于连接所述新能源***的输出端；
各个光伏组串所连接的功率变换器为DC/DC变换器。
可选的，所述光伏发电支路还包括：至少一个汇流箱；
所述汇流箱的输入侧用于连接相应个数的光伏组串；
所述汇流箱的输出侧用于连接所述新能源***的输出端。
可选的，其特征在于，所述风力发电支路包括：风机，和，DFIG(Doubly fedInduction Generator，双馈感应电机)或者PMSG(permanent magnet synchronousgenerator，永磁同步发电机)；
所述风机通过所述DFIG或者所述PMSG，连接所述新能源***的输出端；
所述DFIG或者所述PMSG所连接的功率变换器为AC/DC变换器，或者，串联连接的AC/DC变换器和DC/DC变换器。
本发明另一方面还提供了一种直流耦合离网制氢***的控制方法，所述直流耦合离网制氢***为如上述任一所述的直流耦合离网制氢***；所述直流耦合离网制氢***的控制方法包括：
所述直流耦合离网制氢***中变换器***的***控制器，对所述直流耦合离网制氢***中新能源***输出的电能进行MPPT运算，得到最大功率点信息；
所述***控制器根据所述最大功率点信息以及所述直流耦合离网制氢***中制氢槽***的运行要求，确定所述直流耦合离网制氢***中变换器***的功率变换器运行个数；
所述***控制器根据所述最大功率点信息和所述功率变换器运行个数，确定所述变换器***中相应功率变换器的运行参数参考值；所述运行参数参考值为输出电流参考值或者运行功率参考值；
所述***控制器下发各个运行参数参考值至相应功率变换器。
可选的，所述运行参数参考值为运行功率参考值时，所述最大功率点信息为：最大功率点的功率；
所述运行参数参考值为输出电流参考值时，所述最大功率点信息包括：最大功率点的功率和电流。
可选的，所述***控制器根据所述最大功率点信息以及所述直流耦合离网制氢***中制氢槽***的运行要求，确定所述直流耦合离网制氢***中变换器***的功率变换器运行个数，包括：
所述***控制器根据所述制氢槽***的运行要求以及所述变换器***预设运行状态下的功率变换器预设运行个数，计算得到预设运行状态下所述变换器***的功率范围；
所述***控制器判断所述最大功率点的功率是否处于所述功率范围内；
若所述最大功率点的功率处于所述功率范围内，则所述***控制器以所述功率变换器预设运行个数作为所述功率变换器运行个数；
若所述最大功率点的功率大于所述功率范围的上限，则所述***控制器以所述功率变换器预设运行个数加1的和，作为所述功率变换器运行个数；
若所述最大功率点的功率小于所述功率范围的下限，则所述***控制器以所述功率变换器预设运行个数减1的差，作为所述功率变换器运行个数。
可选的，所述***控制器根据所述最大功率点信息和所述功率变换器运行个数，确定所述变换器***中相应功率变换器的运行参数参考值，包括：
所述***控制器根据所述最大功率点的电流Impp和所述功率变换器运行个数N，确定所述变换器***中相应功率变换器的运行参数参考值为Impp/N；
或者，
所述***控制器根据所述最大功率点的功率Pmpp和所述功率变换器运行个数N，确定所述变换器***中相应功率变换器的运行功率参考值为Pmpp/N。
可选的，在所述***控制器下发各个运行参数参考值至相应功率变换器之后，还包括：
各个运行中的功率变换器判断是否接收到自身所连接的制氢槽***下发的运行参数调节指令；
若未接收到所述运行参数调节指令，则相应功率变换器按照所述运行参数参考值进行输出；
若接收到所述运行参数调节指令，则相应功率变换器按照所述运行参数调节指令和所述运行参数参考值中较小的一个进行输出。
可选的，在相应功率变换器按照所述运行参数调节指令和所述运行参数参考值中较小的一个进行输出之后，还包括：
所述***控制器根据所述最大功率点信息以及接收到所述运行参数调节指令的功率变换器个数，确定待分配的剩余运行参数；
所述***控制器根据所述最大功率点信息以及所述制氢槽***的运行要求，确定所述变换器***中待分配运行参数的功率变换器个数；
所述***控制器根据所述剩余运行参数以及待分配运行参数的功率变换器个数，计算得到各个待分配电流的功率变换器的新运行参数参考值；
所述***控制器下发各个新运行参数参考值至相应功率变换器。
可选的，所述剩余运行参数的计算公式为：
X1＝Xmpp-n*min(Xmpp/N,Xref)；
其中，X1为所述剩余运行参数，n为接收到所述运行参数调节指令的功率变换器个数，Xmpp为最大功率点的运行参数，N为所述功率变换器运行个数，Xref为所述运行参数参考值；
所述新运行参数参考值为：X1/N1；其中，N1为待分配运行参数的功率变换器个数。
本发明提供的直流耦合离网制氢***，其变换器***中的各个功率变换器，输入端并联至新能源***的输出端，输出端分别与各自对应的制氢槽***的制氢槽供电端相连；并且，其变换器***中的***控制器能够对所述新能源***输出的电能进行MPPT运算，再根据运算得到的最大功率点信息控制相应个数的功率变换器运行；即便制氢槽***的制氢槽为碱液电解槽时，也能够通过上述原理有效均衡新能源***的功率波动与碱液电解槽的功率特性要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术提供的直流耦合离网制氢***的结构示意图；
图2是本发明申请实施例提供的直流耦合离网制氢***的结构示意图；
图3是本发明申请实施例提供的直流耦合光伏离网制氢***的结构示意图；
图4是本发明申请实施例提供的直流耦合风电离网制氢***的结构示意图；
图5是本发明申请实施例提供的直流耦合离网制氢***的控制方法的流程图；
图6是本发明申请实施例提供的直流耦合离网制氢***的控制方法的部分流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明提供一种直流耦合离网制氢***，以解决现有技术中电解槽输入功率不平稳的问题。
如图2所示，该直流耦合离网制氢***包括：新能源***101、变换器***102以及至少两个制氢槽***。
其中，该新能源***101可以是由光伏发电支路并联而成，也可以是由风力发电支路并联而成，或者由不限个数的上述两种发电支路并联而成，视其具体应用环境而定即可，此处不做限定，只要是各发电支路均并联于该新能源***101的输出端的方案，均在本申请的保护范围内。
该变换器***102中，包括多个功率变换器。并且，各个功率变换器的输入端，均与新能源***101的输出端相连；即各个功率变换器的输入端并联，只要处于运行状态，相应的功率变换器即可共同对新能源***101产生的电能进行功率变换；通过合适的控制，能够使各个运行中的功率变换器实现对于新能源***101电能的平均分配。
该变换器***102中，各个功率变换器的输出端，分别与各自对应的制氢槽***的制氢槽供电端相连，使各个制氢槽***中的制氢槽分别独立供电；相比于将各个制氢槽直接并联，可以避免由于电解槽的槽温不一致而导致电解槽间电压/电流不匹配进而使制氢槽间产生环路、降低***可靠性，甚至是引发安全事故的问题。
每个制氢槽***中均包括一个制氢槽和一个控制柜；每个控制柜负责监测相应制氢槽的槽压、槽温、氢/氧液位等情况；该制氢槽可以是碱液电解槽、PEM电解槽及固体氧化物电解槽中的任意一种；此处不做具体限定，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。
对于PEM电解槽而言，其供电功率在0％-100％内波动时均可实现产氢，但目前技术还不成熟，特别是寿命方面；从可靠性等角度出发，碱液电解槽***仍是新能源电站级大规模制氢的必然选择，但碱液电解槽有最小电流/电压限制要求，一般需要其供电电流大于额定电流的30％左右，否则，碱液电解槽产气纯度不高，碱液电解槽主动停机，甚至会带来安全危险；如果将很多容量小的碱液电解槽通过开关并联在一起，根据功率分配的原则来控制碱液电解槽是否工作，则将容易产生上述制氢槽间的环路问题，进而无法确保各个碱液电解槽的供电电流均满足其正常的运行要求。
而本实施例不仅通过如图2所示的结构连接关系，实现了各个制氢槽的独立供电，避免了制氢槽间的环路问题；并且，还通过变换器***102中的***控制器来对新能源***101输出的电能进行MPPT运算，再根据运算得到的最大功率点信息控制相应个数的功率变换器运行，即根据新能源***101的输出功率来决定制氢槽的运行个数；即便该制氢槽为碱液电解槽，也可实现新能源输出功率的波动性与碱液电解槽的最小电流/电压特性之间的有效均衡。
另外，对于PEM、固体氧化物等其它电解槽而言，通过控制功率变换器的工作数量来实现并联投切，能够在新能源***101功率较小时，投切部分功率变换器和相应的制氢槽，可以提高两者的效率，进而提高该直流耦合离网制氢***整体效率。
本发明另一实施例还提供了一种具体的直流耦合离网制氢***，在上一实施例和图2的基础之上，可选的，其新能源***101包括：至少一个光伏发电支路，和/或，至少一个风力发电支路；视其具体应用环境而定，只要各个发电支路的输出端均与新能源***101的输出端相连即可，均在本申请的保护范围内。
如图3所示：光伏发电支路包括：至少一个光伏组串；各个光伏组串的两端分别用于连接新能源***101的输出端。
该光伏组串可以是目前市面上各种功率等级的光伏组件组成，可以组成光伏1000V***，也可以是1500V***，甚至更高电压等级的光伏***；此处不做具体限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
并且，此时各个光伏组串所连接的功率变换器为DC/DC变换器；该DC/DC变换器是隔离拓扑，DC/DC变换器内部可以是串/并联组合结构，可以是升压拓扑，可以是降压拓扑，也可以是升/降压拓扑，可以是谐振拓扑，也可以是非谐振拓扑，可以是全桥结构，也可以半桥结构，可以是两电平拓扑，也可以是三电平拓扑；此处不做具体限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
实际应用中，该光伏发电支路中还可以包括：至少一个汇流箱；汇流箱的输入侧用于连接相应个数的不同光伏组串，汇流箱路数可以是8路、16路、20路等；汇流箱的输出侧用于连接新能源***101的输出端。
如图4所示：风力发电支路包括：风机，和，DFIG或者PMSG；风机通过DFIG或者PMSG，连接新能源***101的输出端。并且，此时，DFIG或者PMSG所连接的功率变换器为AC/DC变换器，或者，串联连接的AC/DC变换器和DC/DC变换器。AC/DC变换器的交流侧与DFIG或者PMSG相连；AC/DC变换器的直流侧，直接连接相应的制氢槽供电端，或者，通过相应的DC/DC变换器连接相应的制氢槽供电端。
该AC/DC变换器是隔离拓扑、可以是升压拓扑，可以是降压拓扑，也可以是升/降压拓扑，可以是两电平拓扑，也可以是三电平拓扑，可以是全桥拓扑，也可以是半桥拓扑；此处不做具体限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
实际应用中，其新能源***101还可以由至少一个光伏发电支路，和，至少一个风力发电支路构成，只要能够实现新能源发电的方案均在本申请的保护范围内。
以图3所示的直流耦合光伏离网制氢***为例进行说明：
变换器***中各个DC/DC变换器输入并联，输出连接相应的制氢槽***。在碱液制氢槽***中，其制氢槽输入电流必须要大于某个限值，根据不同制氢槽厂家而定，一般在30％或者50％；但由于前级光伏功率是波动的，如果一个或多个光伏发电支路通过一个DC/DC变换器对应一个制氢槽，在早晨、傍晚、遮阴状态下，光伏输出功率可能很难满足碱液电解槽的要求；而本实施例提供的***中，通过控制DC/DC变换器的工作数量来间接控制碱液电解槽的运行，即可实现光伏输出功率波动与碱液电解槽功率特性之间的动态平衡；并且，本实施例提供的***结构简单，能够实现新能源能量的最大利用。
图4所示的直流耦合风电离网制氢***，以及，未进行图示的光伏和风力发电相结合的直流耦合离网制氢***，其原理与上述内容相似，此处不再一一赘述。
本发明另一实施例还提供了一种具体的直流耦合离网制氢***，在上一实施例和图2至图4的基础之上，可选的，其变换器***102中，各个功率变换器分别通过自身的内置控制器实现主从控制，且作为通信主机的内置控制器为***控制器；或者，该变换器***102中，各个功率变换器的内置控制器，分别通过***控制器实现集中控制。
并且，该变换器***102中，各个功率变换器分别通过自身的内置控制器，与自身所连接的制氢槽***的控制柜通信连接。
实际应用中，各个功率变换器之间的通信连接，以及与对应制氢槽***控制柜之间的通信连接，可以通过自身的内置通信模块来实现，也可以结合自身外部的通信单元来实现；且上述通信连接，可以根据实际应用环境选择有线或者无线通信方式，此处不做限定，均在本申请的保护范围内。
本实施例提供的直流耦合离网制氢***，不仅能够通过上述实施例所述的原理，来有效均衡新能源功率的波动性与碱液制氢槽***功率特性要求，而且其变换器***中的控制简单、方案容易实现，每个功率变换器间可以通过主从控制或集中控制，实现可靠运行；另外，***通用性强，可以应用于分布式、集中式等离网制氢***，可以应用于各种户用屋顶、工商业屋顶、山丘、荒漠、渔光互补等各种场合。
实际应用中，上述实施例提供的该直流耦合离网制氢***，可以通过图5所示的控制方法来实现新能源功率的波动性与制氢槽***功率特性要求之间的均衡，该控制方法具体包括：
S101、直流耦合离网制氢***中变换器***的***控制器，对直流耦合离网制氢***中新能源***输出的电能进行MPPT运算，得到最大功率点信息。
该最大功率点信息，至少包括最大功率点的功率Pmpp，或者，还可以包括最大功率点的电流Impp。
S102、***控制器根据最大功率点信息以及直流耦合离网制氢***中制氢槽***的运行要求，确定直流耦合离网制氢***中变换器***的功率变换器运行个数。
在实际***中，制氢槽***状态随着输入功率而变化，即随着新能源功率的变化来进行开、停车；具体的，本步骤可以包括如图6所示的：
S201、***控制器根据制氢槽***的运行要求以及变换器***预设运行状态下的功率变换器预设运行个数，计算得到预设运行状态下变换器***的功率范围。
S202、***控制器判断最大功率点的功率是否处于功率范围内。
若最大功率点的功率处于功率范围内，则执行步骤S203；若最大功率点的功率大于功率范围的上限，则执行步骤S204；若最大功率点的功率小于功率范围的下限，则执行步骤S205。
S203、***控制器以功率变换器预设运行个数作为功率变换器运行个数。
S204、***控制器以功率变换器预设运行个数加1的和，作为功率变换器运行个数。
S205、***控制器以功率变换器预设运行个数减1的差，作为功率变换器运行个数。
实际应用中，变换器***的***控制器首先根据MPPT运算得到新能源***最大功率点的功率Pmpp；并在Pmpp>P_limit1时，控制功率变换器的运行个数增加1个，即增加一台制氢槽***开车产气；当P_limit2<Pmpp<P_limit1时，此时功率变换器运行数目不增不减，维持在变换器***预设运行状态下的功率变换器预设运行个数；而当Pmpp<P_limit2时，功率变换器运行个数减少1个，即一个制氢槽***停车。此处，P_limit1即上述功率范围的上限，P_limit2即上述功率范围的下限，两者需要根据实际碱液电解槽的制氢槽***实际调试得到。
S103、***控制器根据最大功率点信息和功率变换器运行个数，确定变换器***中相应功率变换器的运行参数参考值。
该运行参数指代的是输出电流或者运行功率，所以该运行参数参考值为输出电流参考值或者运行功率参考值。当该运行参数参考值为运行功率参考值时，该最大功率点信息仅包括最大功率点的功率Pmpp即可；而当运行参数参考值为输出电流参考值时，该最大功率点信息包括：最大功率点的功率Pmpp和电流Impp。
具体的，本步骤包括：该***控制器根据最大功率点的电流Impp和功率变换器运行个数N，确定变换器***中相应功率变换器的运行参数参考值为Impp/N；或者，该***控制器根据最大功率点的功率Pmpp和功率变换器运行个数N，确定变换器***中相应功率变换器的运行功率参考值为Pmpp/N。
S104、***控制器下发各个运行参数参考值至相应功率变换器。
由于在实际***中，后级制氢槽***内，其内部的控制柜根据自身的槽压、槽温、氢/氧液位等情况，需要其输入电流/功率可控，即对应功率变换器的输出电流/功率需要设置为可由后级制氢槽***调节，因此，在步骤S104之后，该控制方法还应该包括：
S105、各个运行中的功率变换器判断是否接收到自身所连接的制氢槽***下发的运行参数调节指令。
该运行参数调节指令与该运行参数参考值所针对的运行参数属性相同，同为输出电流，或者，同为运行功率；视其具体应用环境而定即可，此处不做限定，均在本申请的保护范围内。
若未接收到运行参数调节指令，则执行步骤S106；若接收到运行参数调节指令，则执行步骤S107。
S106、相应功率变换器按照运行参数参考值进行输出。
S107、相应功率变换器按照运行参数调节指令和运行参数参考值中较小的一个进行输出。
若运行参数调节指令小于该运行参数参考值，则执行步骤S107之后，新能源***产生的功率将会有所剩余，剩余的功率可以由其他可运行的功率变换器来均分，因此，步骤S107之后还应该执行：
S108、***控制器根据最大功率点信息以及接收到运行参数调节指令的功率变换器个数，确定待分配的剩余运行参数。
该剩余运行参数与该运行参数参考值所针对的运行参数属性也相同，同为输出电流，或者，同为运行功率；视其具体应用环境而定即可，此处不做限定，均在本申请的保护范围内；并且，剩余运行参数的计算公式为：
X1＝Xmpp-n*min(Xmpp/N,Xref)；
其中，X1为剩余运行参数，n为接收到运行参数调节指令的功率变换器个数，Xmpp为最大功率点的运行参数，N为功率变换器运行个数，Xref为运行参数参考值。X指代电流或功率，与运行参数参考值所针对的运行参数属性相同。
S109、***控制器根据最大功率点信息以及制氢槽***的运行要求，确定变换器***中待分配运行参数的功率变换器个数。
S110、***控制器根据剩余运行参数以及待分配运行参数的功率变换器个数，计算得到各个待分配电流的功率变换器的新运行参数参考值。
新运行参数参考值为：X1/N1；其中，N1为待分配运行参数的功率变换器个数。
S111、***控制器下发各个新运行参数参考值至相应功率变换器。
通过上述过程可知，变换器***中的***控制器，首先根据MPPT运算，确定新能源***输入的最大功率点的功率Pmpp；若其控制用的运行参数为输出电流，则此时还需确定新能源***输入的最大功率点的电流Impp。
并且，如上述实施例所述，各个功率变换器间可以采取主从控制，即某一台功率变换器作为主机，其他功率变换器作为从机，主机进行MPPT追踪，从机跟随主机功率变化，主机跟从机间通过通信进行信息交互，每个功率变换器与制氢槽间通过通信进行信息交互；或者，功率变换器间也可以采取集中控制，即变换器***存在一个主控制器，主控制器进行MPPT追踪，所有功率变换器受该主控制器控制，主控制器与每个功率变换器间通过通信进行信息交互，每个功率变换器与制氢槽***间存在信息交互。
然后，该***控制器根据碱液电解槽的运行要求来确定功率变换器运行个数N，确定每个功率变换器的初步电流基准Impp/N(或者初步功率基准Pmpp/N)作为运行参数参考值。如果功率变换器没有接收到相应制氢槽***的运行参数调节指令，则该功率变换器以Impp/N(或Pmpp/N)来输出电流。而如果功率变换器接收到了相应制氢槽***下发的运行参数调节指令，比如电流调节指令Iref(或者功率调节指令Pref)，则该功率变换器以Impp/N与Iref(或者Pmpp/N与Pref)中的较小者来输出电流。
若共n个功率变换器接收到电流调节指令Iref(或者功率调节指令Pref)，则***控制器将根据该功率变换器个数n，通过公式I1＝Impp-n*min(Impp/N,Iref)(或者P1＝Pmpp-n*min(Pmpp/N,Pref))来计算剩余运行参数，比如剩余电流I1(或者剩余功率P1)。然后***控制器采用与图6所示流程相同的方法，以根据制氢槽***的运行要求来确定变换器***中待分配运行参数的功率变换器个数N1；再通过I1/N1(或者P1/N1)计算得到各个待分配电流的功率变换器的新运行参数参考值。
下面介绍本方案控制方法下的一个直流耦合光伏离网制氢***的运行实例：其制氢槽***容量在1MW，且***中共有5个制氢槽***，前级光伏***(即新能源***)容量在5MW，假定制氢槽***的控制柜没有下发运行参数调节指令给相应的DC/DC变换器，且不考虑DC/DC变换器的损耗；当前级光伏***没有遮挡时，各个碱液电解槽的供电功率为1MW，每个DC/DC变换器输出1MW；当前级光伏***发生遮挡时，光伏输出功率在3.6MW，***控制器将光伏输入功率与P_limit1/P_limit2进行比较，如果输入功率不小于P_limit2，且不大于P_limit1，则每个碱液电解槽的供电功率为3.6MW/5＝0.72MW。
同时，对于直流耦合风电离网制氢***，其与直流耦合光伏离网制氢***不一样的是变换器***中DC/DC变换器换成了AC/DC变换器，AC/DC变换器通过风机***反馈的转矩信号进行最大风能追踪MPPT，并将风能转化为制氢槽***中制氢槽所需的供电能量，其他原理与直流耦合光伏离网制氢***类似，在此不再赘述。
该直流耦合离网制氢***的具体架构可以参见上述任一实施例所述，此处不再一一赘述。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (15)
1.一种直流耦合离网制氢***，其特征在于，包括：新能源***、变换器***以及至少两个制氢槽***；其中：
所述变换器***包括多个功率变换器；
各个功率变换器的输入端，均与所述新能源***的输出端相连；
各个功率变换器的输出端，分别与各自对应的制氢槽***的制氢槽供电端相连；
所述变换器***中的***控制器用于对所述新能源***输出的电能进行最大功率点跟踪MPPT运算，并根据运算得到的最大功率点信息控制相应个数的功率变换器运行。
2.根据权利要求1所述的直流耦合离网制氢***，其特征在于，所述制氢槽***的制氢槽为：碱液电解槽、PEM电解槽及固体氧化物电解槽中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的直流耦合离网制氢***，其特征在于，所述变换器***中，各个功率变换器分别通过自身的内置控制器实现主从控制，且作为通信主机的内置控制器为所述***控制器；
或者，
所述变换器***中，各个功率变换器的内置控制器，分别通过所述***控制器实现集中控制。
4.根据权利要求1所述的直流耦合离网制氢***，其特征在于，所述变换器***中，各个功率变换器分别通过自身的内置控制器，与自身所连接的制氢槽***的控制柜通信连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的直流耦合离网制氢***，其特征在于，所述新能源***包括：至少一个光伏发电支路，和/或，至少一个风力发电支路；
并且，各个发电支路的输出端均与所述新能源***的输出端相连。
6.根据权利要求5所述的直流耦合离网制氢***，其特征在于，所述光伏发电支路包括：至少一个光伏组串；各个光伏组串的两端分别用于连接所述新能源***的输出端；
各个光伏组串所连接的功率变换器为DC/DC变换器。
7.根据权利要求6所述的直流耦合离网制氢***，其特征在于，所述光伏发电支路还包括：至少一个汇流箱；
所述汇流箱的输入侧用于连接相应个数的光伏组串；
所述汇流箱的输出侧用于连接所述新能源***的输出端。
8.根据权利要求5所述的直流耦合离网制氢***，其特征在于，所述风力发电支路包括：风机，和，双馈感应电机DFIG或者永磁同步发电机PMSG；
所述风机通过所述DFIG或者所述PMSG，连接所述新能源***的输出端；
所述DFIG或者所述PMSG所连接的功率变换器为AC/DC变换器，或者，串联连接的AC/DC变换器和DC/DC变换器。
9.一种直流耦合离网制氢***的控制方法，其特征在于，所述直流耦合离网制氢***为如权利要求1-8任一所述的直流耦合离网制氢***；所述直流耦合离网制氢***的控制方法包括：
所述直流耦合离网制氢***中变换器***的***控制器，对所述直流耦合离网制氢***中新能源***输出的电能进行MPPT运算，得到最大功率点信息；
所述***控制器根据所述最大功率点信息以及所述直流耦合离网制氢***中制氢槽***的运行要求，确定所述直流耦合离网制氢***中变换器***的功率变换器运行个数；
所述***控制器根据所述最大功率点信息和所述功率变换器运行个数，确定所述变换器***中相应功率变换器的运行参数参考值；所述运行参数参考值为输出电流参考值或者运行功率参考值；
所述***控制器下发各个运行参数参考值至相应功率变换器。
10.根据权利要求9所述的直流耦合离网制氢***的控制方法，其特征在于，所述运行参数参考值为运行功率参考值时，所述最大功率点信息为：最大功率点的功率；
所述运行参数参考值为输出电流参考值时，所述最大功率点信息包括：最大功率点的功率和电流。
11.根据权利要求10所述的直流耦合离网制氢***的控制方法，其特征在于，所述***控制器根据所述最大功率点信息以及所述直流耦合离网制氢***中制氢槽***的运行要求，确定所述直流耦合离网制氢***中变换器***的功率变换器运行个数，包括：
所述***控制器根据所述制氢槽***的运行要求以及所述变换器***预设运行状态下的功率变换器预设运行个数，计算得到预设运行状态下所述变换器***的功率范围；
所述***控制器判断所述最大功率点的功率是否处于所述功率范围内；
若所述最大功率点的功率处于所述功率范围内，则所述***控制器以所述功率变换器预设运行个数作为所述功率变换器运行个数；
若所述最大功率点的功率大于所述功率范围的上限，则所述***控制器以所述功率变换器预设运行个数加1的和，作为所述功率变换器运行个数；
若所述最大功率点的功率小于所述功率范围的下限，则所述***控制器以所述功率变换器预设运行个数减1的差，作为所述功率变换器运行个数。
12.根据权利要求10所述的直流耦合离网制氢***的控制方法，其特征在于，所述***控制器根据所述最大功率点信息和所述功率变换器运行个数，确定所述变换器***中相应功率变换器的运行参数参考值，包括：
所述***控制器根据所述最大功率点的电流Impp和所述功率变换器运行个数N，确定所述变换器***中相应功率变换器的输出电流参考值为Impp/N；
或者，
所述***控制器根据所述最大功率点的功率Pmpp和所述功率变换器运行个数N，确定所述变换器***中相应功率变换器的运行功率参考值为Pmpp/N。
13.根据权利要求9-12任一所述的直流耦合离网制氢***的控制方法，其特征在于，在所述***控制器下发各个运行参数参考值至相应功率变换器之后，还包括：
各个运行中的功率变换器判断是否接收到自身所连接的制氢槽***下发的运行参数调节指令；
若未接收到所述运行参数调节指令，则相应功率变换器按照所述运行参数参考值进行输出；
若接收到所述运行参数调节指令，则相应功率变换器按照所述运行参数调节指令和所述运行参数参考值中较小的一个进行输出。
14.根据权利要求13所述的直流耦合离网制氢***的控制方法，其特征在于，在相应功率变换器按照所述运行参数调节指令和所述运行参数参考值中较小的一个进行输出之后，还包括：
所述***控制器根据所述最大功率点信息以及接收到所述运行参数调节指令的功率变换器个数，确定待分配的剩余运行参数；
所述***控制器根据所述最大功率点信息以及所述制氢槽***的运行要求，确定所述变换器***中待分配运行参数的功率变换器个数；
所述***控制器根据所述剩余运行参数以及待分配运行参数的功率变换器个数，计算得到各个待分配电流的功率变换器的新运行参数参考值；
所述***控制器下发各个新运行参数参考值至相应功率变换器。
15.根据权利要求14所述的直流耦合离网制氢***的控制方法，其特征在于，所述剩余运行参数的计算公式为：
X1＝Xmpp-n*min(Xmpp/N,Xref)；
其中，X1为所述剩余运行参数，n为接收到所述运行参数调节指令的功率变换器个数，Xmpp为最大功率点的运行参数，N为所述功率变换器运行个数，Xref为所述运行参数参考值；
所述新运行参数参考值为：X1/N1；其中，N1为待分配运行参数的功率变换器个数。
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