一种制氢纯化系统的控制方法及相关装置与流程

本发明涉及氢气纯化领域，更具体的说，涉及一种制氢纯化系统的控制方法及相关装置。

背景技术：

氢气纯化系统根据干燥塔数量主要分为两塔流程和三塔流程，不管是两塔流程还是三塔流程，氢气的纯化过程类似。具体的，氢气纯化的过程包括：制氢系统产生的氢气会存储到缓冲罐中，缓冲罐中的氢气会通过纯化进口调节阀cv输入到氢气纯化系统中进行氢气纯化操作，氢气纯化系统输出的纯化后的氢气，以供用氢系统使用。

上述这种氢气纯化过程，在制氢系统的制氢功率为变功率的场景下，氢气纯化系统控制准确度较低，使得氢气纯化系统输出的氢气的纯化程度较差，不能满足用户制氢需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种制氢纯化系统的控制方法及相关装置，以解决在制氢系统的制氢功率为变功率的场景下，氢气纯化系统输出的氢气的纯化程度较差，不能满足用户制氢需求的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种制氢纯化系统的控制方法，应用于制氢纯化系统中的控制器，所述制氢纯化系统中的制氢单元、缓冲罐和氢气纯化单元依次连接、且分别与所述控制器连接；

所述控制方法包括：

获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数，并确定与所述制氢功率以及所述缓冲罐参数对应的所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值；

获取流入所述氢气纯化单元的氢气的流量采样值，并将所述纯化进口流量参考值和所述流量采样值的差值确定为纯化进口流量调节值；

基于所述纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制。

可选地，获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数，包括：

确定氢气流通量是否满足预设制氢纯化系统调整规则；

若满足，则获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数。

可选地，确定氢气流通量是否满足预设制氢纯化系统调整规则，包括：

确定氢气流通量是否小于所述氢气纯化单元所需的总氢气量；所述氢气流通量为从所述缓冲罐输出、经过所述氢气纯化单元后到达储罐的氢气量；

若确定出氢气流通量小于所述氢气纯化单元所需的总氢气量，则确定氢气流通量满足预设制氢纯化系统调整规则。

可选地，获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数，包括：

获取所述制氢单元的制氢功率；

确定所述制氢功率的功率参数；所述功率参数包括制氢功率的变化率或制氢功率的差值；

在确定出所述功率参数满足预设功率参数规则的情况下，获取所述缓冲罐的缓冲罐参数。

可选地，确定所述制氢功率的功率参数，包括：

在所述功率参数为制氢功率的变化率的情况下，基于第一预设时间内的制氢功率，计算所述制氢功率的变化率；

在所述功率参数为制氢功率的差值的情况下，基于不同的第二预设单位时间内的制氢功率的变化值，计算所述制氢功率的差值。

可选地，确定所述功率参数满足预设功率参数规则，包括：

确定所述功率参数是否大于预设阈值；

若大于，则确定所述功率参数满足预设功率参数规则。

可选地，所述制氢功率是非线性的、且所述制氢功率的数值与所述制氢单元中的电能输出模块的影响参数相关。

可选地，确定与所述制氢功率以及所述缓冲罐参数对应的所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值，包括：

判断所述缓冲罐参数中的缓冲罐压力是否小于预设压力阈值；

若小于，则根据所述制氢功率以及所述缓冲罐压力，确定所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。

可选地，根据所述制氢功率以及所述缓冲罐压力，确定所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值，包括：

获取基于所述制氢功率确定的第一纯化进口流量；

确定与所述缓冲罐压力对应的第二纯化进口流量；

将所述第一纯化进口流量和所述第二纯化进口流量之和，确定为所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。

可选地，获取基于所述制氢功率确定的第一纯化进口流量，包括：

获取预先设定的制氢单元的制氢功率与第一纯化进口流量的第一对应关系；

基于所述第一对应关系，确定与所述制氢单元的制氢功率对应的第一纯化进口流量。

可选地，确定与所述缓冲罐压力对应的第二纯化进口流量，包括：

获取预先设定的缓冲罐压力与第二纯化进口流量的第二对应关系；

基于所述第二对应关系，确定与所述缓冲罐压力对应的第二纯化进口流量。

可选地，所述制氢纯化系统中的储罐与所述氢气纯化单元的输入端连接；所述储罐与所述氢气纯化单元的输入端连接的通路上，设置有开关单元；所述开关单元与所述控制器连接；

根据所述制氢功率以及所述缓冲罐压力，确定所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值，包括：

控制所述开关单元导通；

根据所述制氢功率、所述缓冲罐压力以及所述储罐压力，确定所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。

可选地，基于所述纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制，包括：

确定与所述纯化进口流量调节值对应的目标氢气纯化参数，并依据所述目标氢气纯化参数进行制氢纯化系统的控制。

可选地，确定与所述纯化进口流量调节值对应的目标氢气纯化参数，并依据所述目标氢气纯化参数进行制氢纯化系统的控制，包括：

基于预设阀门开度确定算法，确定与所述纯化进口流量调节值对应的阀门开度，并控制所述制氢纯化系统中的纯化进口调节阀的开度为所述阀门开度；

或，获取预先设定的纯化进口流量调节值与阀门开度的对应关系，并基于所述对应关系，确定与所述纯化进口流量调节值对应的阀门开度，并控制所述制氢纯化系统中的纯化进口调节阀的开度为所述阀门开度。

可选地，基于所述纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制，包括：

输出所述纯化进口流量调节值至预设终端，以使所述预设终端显示所述纯化进口流量调节值；

在接收到所述预设终端发送的所述纯化进口流量调节值对应的确认指令的情况下，确定与所述纯化进口流量调节值对应的目标氢气纯化参数，并依据所述目标氢气纯化参数进行制氢纯化系统的控制。

一种制氢纯化系统，包括制氢单元、缓冲罐和氢气纯化单元，还包括控制器；所述控制器用于执行上述的制氢纯化系统的控制方法；所述制氢纯化系统中的制氢单元、缓冲罐和氢气纯化单元依次连接、且分别与所述控制器连接。

可选地，还包括储罐；所述氢气纯化单元的输出端与所述储罐的输入端连接。

可选地，所述储罐还与所述氢气纯化单元的输入端连接；所述储罐与所述氢气纯化单元的输入端连接的通路上，设置有开关单元，所述开关单元与所述控制器连接。

可选地，所述储罐通过所述制氢纯化系统中的纯化进口调节阀与所述氢气纯化单元的输入端连接。

一种制氢纯化系统的控制装置，应用于制氢纯化系统中的控制器，所述制氢纯化系统中的制氢单元、缓冲罐和氢气纯化单元依次连接、且分别与所述控制器连接；

所述控制装置包括：

参考值确定模块，用于获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数，并确定与所述制氢功率以及所述缓冲罐参数对应的所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值；

调节值确定模块，用于获取流入所述氢气纯化单元的氢气的流量采样值，并将所述纯化进口流量参考值和所述流量采样值的差值确定为纯化进口流量调节值；

系统控制模块，用于基于所述纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种制氢纯化系统的控制方法及相关装置，本发明中，在制氢单元的制氢功率为变功率的场景下，为了避免制氢功率的功率变动对氢气纯化单元的影响，会基于制氢单元的制氢功率、缓冲罐的缓冲罐参数、以及流入氢气纯化单元的氢气的流量采样值，确定纯化进口流量调节值，并基于纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制，进而使得制氢纯化系统的控制更加适用于当前的变功率制氢场景，制氢纯化系统的控制准确较高，氢气纯化程度较好，能够满足用户制氢需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种制氢纯化系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种制氢纯化系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的再一种制氢纯化系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种制氢纯化系统的控制方法的方法流程图；

图5为本发明实施例提供的另一种制氢纯化系统的控制方法的方法流程图；

图6为本发明实施例提供的再一种制氢纯化系统的控制方法的方法流程图；

图7为本发明实施例提供的一种制氢功率和第一纯化进口流量的对应关系图；

图8为本发明实施例提供的一种缓冲罐压力和第二纯化进口流量的对应关系图；

图9为本发明实施例提供的又一种制氢纯化系统的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的第五种制氢纯化系统的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种制氢纯化系统的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的制氢纯化系统根据干燥塔数量主要分为两塔流程和三塔流程。两塔流程采用原理氢气作为再生气；三塔流程采用产品氢气作为再生气，再生效果好，是目前应用最多的一种流程。制氢纯化系统采用传统水电解制氢纯化系统，该系统需要采用稳定的氢气流量输入。

参照图1，制氢纯化系统可以由缓冲罐、氢气纯化单元以及控制器组成，控制器执行整个氢气纯化控制，缓冲罐中存储有大量的氢气，可通过纯化进口调节阀输入到氢气纯化单元，以使氢气纯化单元进行氢气纯化操作。

进一步，为了避免缓冲罐中的存储的氢气不足以支持氢气纯化单元使用时，参照图2，可以在缓冲罐的输入端设置制氢单元，制氢单元产生的氢气会存储到缓冲罐中，缓冲罐中的氢气会通过纯化进口调节阀cv输入到氢气纯化单元中进行氢气纯化操作，氢气纯化单元输出的纯化后的氢气，以供用氢单元使用。其中，氢气纯化单元的输入端设置有流量计f，该流量计f可以采集流入到氢气纯化系统中的氢气流量。

进一步，参照图3，氢气纯化单元将氢气纯化之后，为了避免用氢单元不能及时使用氢气，可以在氢气纯化单元的输出端和用氢单元的输入端设置储罐，即氢气纯化单元的输出端与储罐的输入端连接，储罐的输出端与用氢单元的输入端连接，储罐可以在用氢单元不能及时用完纯化后的氢气时，起到临时存储氢气的作用。

在图2和图3的基础上，当制氢单元的电解槽处于低负载情况下运行时，氢气产量降低，导致再生气流量过小，容易造成容器和电加热器的损坏，同时容易造成干燥塔的再生不完全从而影响下一阶段工作状态下的高纯产品氢气的纯度和质量，不能满足用户制氢需求。尤其目前风光离网变功率制氢，更是需要亟待解氢气质量此问题。

为此，发明人经过研究发现，在变功率制氢场景下，若是能够基于制氢单元的制氢功率、缓冲罐的缓冲罐参数、以及流入氢气纯化单元的氢气的流量采样值，确定纯化进口流量调节值，并基于纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制，进而使得制氢纯化系统的控制更加适用于当前的变功率制氢场景，制氢纯化系统的控制准确较高，氢气纯化程度较好，能够满足用户制氢需求。

更进一步，发明人发现，在进行氢气纯化过程中，纯化进口调节阀的阀门开度是人工根据经验设定的，则在电解槽处于低负荷情况下时，若阀门开度仍不改变，此时导致流入氢气纯化单元的流量较大，后续流量供给不足，进而使得整个再生过程中，氢气流量不能保证氢气完全再生，进而使得氢气纯化程度较低。

为此，发明人发现，若是在氢气纯化过程中，根据上述的基于纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制的基础上，纯化进口调节阀实时可调，则能够提高再生程度。进一步，在阀门开度调节的过程中，若是能够参考制氢功率和缓冲罐压力，则能够较好地保证再生需求。

在上述内容的基础上，本发明实施例提供了一种制氢纯化系统的控制方法，应用于制氢纯化系统中的控制器，本实施例中的控制器可以是图1-3中的控制器。本实施例中的所述制氢纯化系统中的制氢单元、缓冲罐和氢气纯化单元依次连接、且分别与所述控制器连接，具体连接结构参照图2-3所示。其中，制氢单元基于新能源(太阳能、风能等不稳定能源)进行制氢操作。氢气纯化单元可以设置有出口阀门v，出口阀门v输出纯化后的氢气至用氢单元，用氢单元可以是燃料电池、运输系统等。

在制氢过程中，若是氢气产量不够，则产生的氢气暂时存储在缓冲罐中，比如说纯化完全再生需要100m3的气，再生时间是两个小时。此时制氢单元中的制氢槽产氢量两小时平均低于50m3/h，这时候生产的氢气是不满足完全再生的要求，此时先将生产的氢气都存在缓冲罐里。当达到纯化完全所需的氢气时，才将缓冲罐中的氢气输入到氢气纯化单元中。需要说明的是，制氢单元中的制氢槽产生的氢气不能一边出一边立马到氢气纯化单元中，必要到缓冲罐存到满足纯化再生的量才行。

在实际应用中，参照图3，控制器可以检测到缓冲罐、氢气纯化单元和储罐的气体压力，分别为p1、p2、p3，p1≥p2≥p3，此外，还可以获取到流量计检测的流量值f，控制器的控制对象是纯化进口调节阀cv的阀门开度。

在实际应用中，氢气纯化控制器内预先设置有氢气纯化单元进口流量的上下限(f_down,f_up)。

当流入氢气纯化单元中的气体流量在(f_down,f_up)范围内、且再生时间为设定的再生时间，就能够满足完全再生的条件，保证氢气的完全再生，进而保证氢气的纯化程度。

在上述内容的基础上，参照图4，制氢纯化系统的控制方法可以包括：

s11、获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数，并确定与所述制氢功率以及所述缓冲罐参数对应的所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。

在实际应用中，制氢单元的制氢功率用p_e表示，缓冲罐的缓冲罐参数可以是缓冲罐压力，用p1表示。

本发明的另一实现方式中，获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数有多种实现方式，现分别进行介绍。

1、获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数，包括：

确定氢气流通量是否满足预设制氢纯化系统调整规则，若满足，则获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数。

在实际应用中，在确定出氢气流通量满足预设制氢纯化系统调整规则的情况下，获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐压力，并确定与所述制氢功率以及所述缓冲罐压力对应的所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。

具体的，氢气流通量满足预设制氢纯化系统调整规则，即认为氢气流量不能满足再生需求，此时则需要对阀门进行调节。

在实际应用中，确定氢气流通量满足预设制氢纯化系统调整规则的过程可以包括：

确定氢气流通量是否小于所述氢气纯化单元所需的总氢气量；所述氢气流通量为从所述缓冲罐输出、经过所述氢气纯化单元后到达储罐的氢气量；若确定出氢气流通量小于所述氢气纯化单元所需的总氢气量，则确定出氢气流通量满足预设制氢纯化系统调整规则。

具体的，假设氢气纯化单元再生完全需要的最低气体体积为v1nm3(即为氢气纯化单元所需的总氢气量)，考虑极限恶劣天气下缓冲罐气体体积不增加，缓冲罐气体经过氢气纯化单元到储罐的气体体积为v2nm3(即氢气流通量)。根据v1和v2的关系可分为两种情况：

情况1：v2≥v1

这种情况下，由于缓冲罐内可被纯化的气体体积满足再生需求，可不需要考虑缓冲罐气体补充的影响。

情况2：v2<v1

这种情况下，由于缓冲罐内可被纯化的气体体积不满足完全再生需求，需要结合具体的制氢功率、缓冲罐压力来调节氢气纯化单元的启停和流量。

也就是说，本发明中，在v2<v1的情况下，满足本发明实施例中的氢气流通量满足预设制氢纯化系统调整规则，此时可以对纯化进口调节阀cv的开度进行调节。

此时，获取所述制氢单元的制氢功率的方式可以是通过制氢单元与控制器的通信来获取，所述缓冲罐的缓冲罐压力即为上述的p1。

需要说明的是，只有在当前时间位于制氢单元的预设工作时间(t1-t2)内，即若t1<t<t2，才会出现v2<v1的情况，否则，缓冲罐氢气不进入氢气纯化单元，缓冲罐存满，则气体放空。其中，t1和t2可根据预测控制算法或者大数据算法等获取。

2、参照图5，获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数，包括：

s21、获取所述制氢单元的制氢功率。

s22、确定所述制氢功率的功率参数；所述功率参数包括制氢功率的变化率或制氢功率的差值。

在实际应用中，在所述功率参数为制氢功率的变化率的情况下，基于第一预设时间内的制氢功率，计算所述制氢功率的变化率。

具体的，可以选取一预设单位时间，如1秒，然后获取该时间内的制氢功率，并作为制氢功率的变化率。

或者，选择一个较长时间的预设时间，如5秒，然后获取该时间内的制氢功率，将制氢功率与预设单位时间的比值，作为制氢功率的变化率。

在所述功率参数为制氢功率的差值的情况下，基于不同的第二预设时间内的制氢功率的变化值，计算所述制氢功率的差值。

具体的，可以选取两个连续的单位时间，然后获取每一单位时间的制氢功率，计算两个制氢功率的差值，并作为制氢功率的差值。

s23、在确定出所述功率参数满足预设功率参数规则的情况下，获取所述缓冲罐的缓冲罐参数。

在实际应用中，确定所述功率参数是否大于预设阈值，若大于，则确定所述功率参数满足预设功率参数规则。

更具体的，在制氢功率的变化率大于某一预设的阈值，或者制氢功率的差值大于另一预设的阈值，则说明制氢功率是变化的、波动的，也即当前处于变功率制氢场景下，可以按照图3中的控制方法进行制氢纯化系统的控制。

在变功率制氢场景下，所述制氢功率是非线性的、且所述制氢功率的数值与所述制氢单元中的电能输出模块的影响参数相关。具体的，由太阳能供电方式产生的制氢功率是随光照和温度等因素变化的，或，由风能(其他新能源)供电方式产生的制氢功率是随风速的变化而变化，或，由电网供电方式产生的制氢功率，会由于电网频率或电压的波动而导致制氢功率的波动。

上述实施例介绍了“获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数”的具体实现过程，本发明的另一实现方式中，在确定与所述制氢功率以及所述缓冲罐参数，如缓冲罐压力对应的所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值时，首先会判断所述缓冲罐压力是否小于预设压力阈值，若小于，则根据所述制氢功率以及所述缓冲罐压力，确定所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。

在实际应用中，流量是根据制氢功率调节的，功率小时，流量小，功率大时，流量大。在功率较大时，制氢单元会产生较多的氢气，该氢气会存储到缓冲罐中，氢气产量较多时，缓冲罐中的气体增加迅速，此时需要考虑缓冲罐充满的情况，正常工作状态时，储罐不能被充满，会调节流量保证储罐有余量，在缓冲罐充满时，制氢单元中的制氢槽产出的气体会直接放空，以避免缓冲罐被充满。也就是说，在具体实现过程中，在进行阀门调节时，需要保证缓冲罐未被充满，此时可以通过缓冲罐压力来确定缓冲罐是否被充满，在小于预设压力阈值时，说明未被充满，此时根据所述制氢功率以及所述缓冲罐压力，确定所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。在大于预设压力阈值时，说明被充满，此时直接将制氢槽产出的气体放空。

s12、获取流入所述氢气纯化单元的氢气的流量采样值，并将所述纯化进口流量参考值和所述流量采样值的差值确定为纯化进口流量调节值。

具体应用中，流入所述氢气纯化单元的氢气的流量采样值即为上述的流量计采集的流量采样值，具体为f，可以通过流量计与控制器之间的通信获取到f。其中，f为实际流过纯化进口调节阀的流量，而上述的纯化进口流量参考值为理想状态下，应该流过纯化进口调节阀的流量，二者之差即为需要调节的流量，即为本实施例中的纯化进口流量调节值。

s13、基于所述纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制。

在实际应用中，确定与所述纯化进口流量调节值对应的目标氢气纯化参数，并依据所述目标氢气纯化参数进行制氢纯化系统的控制。

具体的，目标氢气纯化参数可以是上述的纯化进口调节阀的阀门开度。在实际应用中，应该对纯化进口调节阀的阀门开度进行调节，使得流过纯化进口调节阀的流量更改为上述的纯化进口流量参考值。本实施例中的阀门开度调节量与纯化进口流量调节值对应，在通过纯化进口流量调节值确定阀门开度时，可以使用预设阀门开度确定算法，如pid调节算法，确定与所述纯化进口流量调节值对应的阀门开度，并控制所述制氢纯化系统中的纯化进口调节阀的开度为所述阀门开度。此外，还可以是预先设定的纯化进口流量调节值与阀门开度的对应关系，然后获取并从所述对应关系中查询得到与所述纯化进口流量调节值对应的阀门开度，并控制所述制氢纯化系统中的纯化进口调节阀的开度为所述阀门开度。

需要说明的是，不管是上述的预设阀门开度确定算法还是预先设定的纯化进口流量调节值与阀门开度的对应关系，均是控制器在得到纯化进口流量调节值之后，自动确定阀门开度的方案。为了提高控制的可靠性，在得到纯化进口流量调节值之后，可以在调节阀门开度时引入人工参与。具体的，基于所述纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制，可以包括：

1)输出所述纯化进口流量调节值至预设终端，以使所述预设终端显示所述纯化进口流量调节值。

其中，预设终端可以是技术人员的手机、平板等设备。当预设终端显示所述纯化进口流量调节值时，技术人员能够看到当前的纯化进口流量调节值，此时，可以手动调节阀门开度，使得纯化进口流量调节值为零。

此外，为了提高便利性，预设终端在显示所述纯化进口流量调节值时，还会显示确认按钮，技术人员可以通过点击确认按钮的方式来远程控制阀门开度。

2)在接收到所述预设终端发送的所述纯化进口流量调节值对应的确认指令的情况下，确定与所述纯化进口流量调节值对应的目标氢气纯化参数，并依据所述目标氢气纯化参数进行制氢纯化系统的控制。

在技术人员点击确认按钮的情况下，控制器接收到预设终端发送的所述纯化进口流量调节值对应的确认指令，然后确定与所述纯化进口流量调节值对应的目标氢气纯化参数，并依据所述目标氢气纯化参数进行制氢纯化系统的控制。具体的，“确定与所述纯化进口流量调节值对应的目标氢气纯化参数，并依据所述目标氢气纯化参数进行制氢纯化系统的控制”的实现过程，可以参照上述实施例中的相应说明，在此不再赘述。

本实施例中，在制氢单元的制氢功率为变功率的场景下，为了避免制氢功率的功率变动对氢气纯化单元的影响，会基于制氢单元的制氢功率、缓冲罐的缓冲罐参数、以及流入氢气纯化单元的氢气的流量采样值，确定纯化进口流量调节值，并基于纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制，进而使得制氢纯化系统的控制更加适用于当前的变功率制氢场景，制氢纯化系统的控制准确较高，氢气纯化程度较好，能够满足用户制氢需求。

更具体的，本实施例中，纯化进口调节阀的阀门开度是可调的，并且是基于制氢单元的制氢功率和缓冲罐的压力来调节的，使得进入到氢气纯化单元中的氢气的流量与当前的制氢单元的制氢功率以及缓冲罐的压力相匹配，进而使得调整后的阀门开度更加适用于当前的变功率制氢场景，阀门开度调节准确较高，则流入氢气纯化单元的氢气流量能够满足再生需求，氢气纯化程度较好，能够满足用户制氢需求。

另外，本发明实施例中，实时检测制氢功率、缓冲罐压力等参数，当其中一个或多个参数变化时，自动调节纯化进口调节阀，从而调节流量大小，以满足完全再生的需求。此外，在进行阀门调节时，还可以将储罐压力也作为参考，即根据制氢功率、缓冲罐压力以及储罐压力来调节阀门开度。

此外，本发明中的纯化进口调节阀阀门开度由控制器计算得出，而不是根据经验值估算得到，计算准确度较高，进而阀门开度调节的准确度较高，保证了氢气的再生需求。并且，计算得到阀门开度之后，控制器可以直接控制阀门开度调节，不需要人工调节，节省了人力。此外，本发明中的控制方法可以适应各种制氢单元工艺流程，适用性强。

上述实施例中，一般是在制氢单元产生的氢气量较少时的阀门调节，此外，本发明实施例还可以应用在产生的氢气量较多(如光伏发电多制氢多)时候的一个调节，避免较多的氢气进入到氢气纯化单元，避免氢气浪费。

上述实施例提及了“根据所述制氢功率以及所述缓冲罐压力，确定所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值”，现对其具体实现过程进行介绍，具体的，参照图6，根据所述制氢功率以及所述缓冲罐压力，确定所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值，可以包括：

s31、获取基于所述制氢功率确定的第一纯化进口流量。

在实际应用中，第一纯化进口流量使用f_ref1表示，可以预先设定制氢单元的制氢功率与第一纯化进口流量的第一对应关系，然后从所述第一对应关系中，查询得到与所述制氢单元的制氢功率对应的第一纯化进口流量。

第一对应关系如图7的曲线所示，横坐标为制氢功率p_e，纵坐标为第一纯化进口流量f_ref1，pn为额定功率，该曲线可为一条斜线，斜率根据实际情况计算得到，f_down、f_up分别为流量的上下限；该曲线也可为阶梯型，这样可以防止调节阀控制精度不足导致系统不能稳定。

s32、确定与所述缓冲罐压力对应的第二纯化进口流量。

在实际应用中，由于新能源制氢具有间歇性，制氢功率不稳定，考虑极限情况，如制氢功率为零的工况时，需保证缓冲罐气体经过氢气纯化单元到储罐的气体体积v2足够，故设定缓冲罐压力下限p1_down，p1_down可以为一恒定压力下限，也可以根据剩余再生时间计算得出；具体参数可以根据实验结果微调。缓存罐还具有缓冲罐压力上限p1_up，p1_up可以是上述的预设压力阈值。

缓冲罐压力用p1表示，第二纯化进口流量用f_ref2表示，能够根据缓冲罐的压力对进口流量进行补偿得到f_ref2。具体的，可以预先设定的缓冲罐压力与第二纯化进口流量的第二对应关系，从所述第二对应关系中，查询得到与所述缓冲罐压力对应的第二纯化进口流量。

第二对应关系参照图8所示，f_ref2与p1的关系为阶梯型。其中，f_ref2只是对f_ref1的微调，由于f_ref1满足f_down、f_up，所以微调后的f_ref1也会位于f_down、f_up之间，满足再生过程中对流量的要求。

s33、将所述第一纯化进口流量和所述第二纯化进口流量之和，确定为所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。

具体的，根据前两步计算出最终的纯化进口流量参考值f_ref。

其中，f_ref＝f_ref1+f_ref2。

本实施例中，通过预先设定制氢单元的制氢功率与第一纯化进口流量的第一对应关系，以及缓冲罐压力与第二纯化进口流量的第二对应关系，能够在阀门开度调节时，直接查询对应关系即可得到所需的数据，效率较高。

上述实施例是通过制氢功率以及缓冲罐压力确定纯化进口流量参考值，此外，在确定纯化进口流量参考值时，还可以使用储罐压力，具体的，参照图9，所述制氢纯化系统中的储罐与所述氢气纯化单元的输入端连接；具体可以通过所述储罐通过所述制氢纯化系统中的纯化进口调节阀与所述氢气纯化单元的输入端连接。所述储罐与所述氢气纯化单元的输入端连接的通路上，设置有开关单元，所述开关单元与所述控制器连接，开关单元可以是阀门等部件，在缓冲罐的氢气量不够时，可以将开关单元打开，使得储罐中的氢气反补氢气纯化单元所需的氢气。当开关单元打开时，储罐中的氢气可以流入cv阀，此时可以和缓冲罐中的氢气一起流入cv阀，保证氢气纯化单元有足够的氢气量。当开关单元关闭时，只有缓冲罐中的氢气流入cv阀。

此时，根据所述制氢功率以及所述缓冲罐压力，确定所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值，包括：

控制所述开关单元导通，并根据所述制氢功率、所述缓冲罐压力以及所述储罐压力，确定所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。

具体的，可以获取基于所述制氢功率确定的第一纯化进口流量，以及确定与所述缓冲罐压力对应的第二纯化进口流量，其中，第一纯化进口流量和第二纯化进口流量的确定过程可以参照上述实施例中的相应说明。

此外，还可以预先设定储罐压力与第三纯化进口流量的第三对应关系，并获取当前的储罐压力，查询该第三对应关系，得到第三纯化进口流量。

将第一纯化进口流量、第二纯化进口流量和第三纯化进口流量之和，作为所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。

需要说明的是，当储罐压力大于预设储罐压力时，说明储罐中储存的氢气的含量较大，储罐可能会发生氢气泄露和爆炸的风险，此时为了保证储罐的安全性，可以将氢气纯化单元输出的氢气防空。

本发明的另一实施例中，在缓冲罐中存储的氢气足够实现氢气再生时，即v2≥v1时，此时缓冲罐的输入端不需要连接制氢单元，具体参照图10。

本实施例中，在确定纯化进口流量参考值时，不仅考虑了制氢功率和缓冲罐压力，还考虑了储罐压力，考虑方式更加全面化，则计算得到的纯化进口流量参考值的准确度更高。

可选地，在上述制氢纯化系统的控制方法的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种制氢纯化系统的控制装置，应用于制氢纯化系统中的控制器，所述制氢纯化系统中的制氢单元、缓冲罐和氢气纯化单元依次连接、且分别与所述控制器连接；

所述控制装置包括：

参考值确定模块11，用于获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数，并确定与所述制氢功率以及所述缓冲罐参数对应的所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值；

调节值确定模块12，用于获取流入所述氢气纯化单元的氢气的流量采样值，并将所述纯化进口流量参考值和所述流量采样值的差值确定为纯化进口流量调节值；

系统控制模块13，用于基于所述纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制。

进一步，参考值确定模块11用于获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数时，具体用于：

确定氢气流通量是否满足预设制氢纯化系统调整规则；

若满足，则获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数。

进一步，参考值确定模块11用于确定氢气流通量是否满足预设制氢纯化系统调整规则时，具体用于：

确定氢气流通量是否小于所述氢气纯化单元所需的总氢气量；所述氢气流通量为从所述缓冲罐输出、经过所述氢气纯化单元后到达储罐的氢气量；

若确定出氢气流通量小于所述氢气纯化单元所需的总氢气量，则确定氢气流通量满足预设制氢纯化系统调整规则。

进一步，参考值确定模块11用于获取所述制氢单元的制氢功率以及所述缓冲罐的缓冲罐参数时，具体用于：

获取所述制氢单元的制氢功率；

确定所述制氢功率的功率参数；所述功率参数包括制氢功率的变化率或制氢功率的差值；

在确定出所述功率参数满足预设功率参数规则的情况下，获取所述缓冲罐的缓冲罐参数。

进一步，参考值确定模块11用于确定所述制氢功率的功率参数时，具体用于：

在所述功率参数为制氢功率的变化率的情况下，基于第一预设时间内的制氢功率，计算所述制氢功率的变化率；

在所述功率参数为制氢功率的差值的情况下，基于不同的第二预设单位时间内的制氢功率的变化值，计算所述制氢功率的差值。

进一步，参考值确定模块11用于确定所述功率参数满足预设功率参数规则时，具体用于：

确定所述功率参数是否大于预设阈值；

若大于，则确定所述功率参数满足预设功率参数规则。

进一步，所述制氢功率是非线性的、且所述制氢功率的数值与所述制氢单元中的电能输出模块的影响参数相关。

进一步，参考值确定模块11包括：

判断子模块，用于判断所述缓冲罐参数中的缓冲罐压力是否小于预设压力阈值；

参考值确定子模块，用于若小于，则根据所述制氢功率以及所述缓冲罐压力，确定所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。

进一步，参考值确定子模块包括：

第一流量确定单元，用于获取基于所述制氢功率确定的第一纯化进口流量；

第二流量确定单元，用于确定与所述缓冲罐压力对应的第二纯化进口流量；

参考值确定单元，用于将所述第一纯化进口流量和所述第二纯化进口流量之和，确定为所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。

进一步，第一流量确定单元具体用于：

获取预先设定的制氢单元的制氢功率与第一纯化进口流量的第一对应关系；

基于所述第一对应关系，确定与所述制氢单元的制氢功率对应的第一纯化进口流量。

进一步，第二流量确定单元具体用于：

获取预先设定的缓冲罐压力与第二纯化进口流量的第二对应关系；

基于所述第二对应关系，确定与所述缓冲罐压力对应的第二纯化进口流量。

进一步，所述制氢纯化系统中的储罐与所述氢气纯化单元的输入端连接；所述储罐与所述氢气纯化单元的输入端连接的通路上，设置有开关单元；所述开关单元与所述控制器连接。

则，参考值确定子模块具体用于：

控制所述开关单元导通；

根据所述制氢功率、所述缓冲罐压力以及所述储罐压力，确定所述氢气纯化单元的纯化进口流量参考值。

进一步，系统控制模块13具体用于：

确定与所述纯化进口流量调节值对应的目标氢气纯化参数，并依据所述目标氢气纯化参数进行制氢纯化系统的控制。

进一步，系统控制模块13用于确定与所述纯化进口流量调节值对应的目标氢气纯化参数，并依据所述目标氢气纯化参数进行制氢纯化系统的控制时，具体用于：

基于预设阀门开度确定算法，确定与所述纯化进口流量调节值对应的阀门开度，并控制所述制氢纯化系统中的纯化进口调节阀的开度为所述阀门开度；

或，获取预先设定的纯化进口流量调节值与阀门开度的对应关系，并基于所述对应关系，确定与所述纯化进口流量调节值对应的阀门开度，并控制所述制氢纯化系统中的纯化进口调节阀的开度为所述阀门开度。

进一步，系统控制模块13具体用于：

输出所述纯化进口流量调节值至预设终端，以使所述预设终端显示所述纯化进口流量调节值；

在接收到所述预设终端发送的所述纯化进口流量调节值对应的确认指令的情况下，确定与所述纯化进口流量调节值对应的目标氢气纯化参数，并依据所述目标氢气纯化参数进行制氢纯化系统的控制。

本实施例中，在制氢单元的制氢功率为变功率的场景下，为了避免制氢功率的功率变动对氢气纯化单元的影响，会基于制氢单元的制氢功率、缓冲罐的缓冲罐参数、以及流入氢气纯化单元的氢气的流量采样值，确定纯化进口流量调节值，并基于纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制，进而使得制氢纯化系统的控制更加适用于当前的变功率制氢场景，制氢纯化系统的控制准确较高，氢气纯化程度较好，能够满足用户制氢需求。

需要说明的是，本实施例中的各个模块、子模块和单元的工作过程，请参照上述实施例中的相应说明，在此不再赘述。

可选地，在上述制氢纯化系统的控制方法及装置的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种控制器，用于执行上述的制氢纯化系统的控制方法。

可选地，在上述制氢纯化系统的控制方法及装置的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种制氢纯化系统，包括制氢单元、缓冲罐和氢气纯化单元，此外，还包括上述的控制器；所述制氢纯化系统中的制氢单元、缓冲罐和氢气纯化单元依次连接、且分别与所述控制器连接。

进一步，还包括储罐；所述氢气纯化单元的输出端与所述储罐的输入端连接。

进一步，所述储罐还与所述氢气纯化单元的输入端连接；所述储罐与所述氢气纯化单元的输入端连接的通路上，设置有开关单元，所述开关单元与所述控制器连接。

进一步，所述储罐通过所述制氢纯化系统中的纯化进口调节阀与所述氢气纯化单元的输入端连接。

进一步，所述开关单元为阀门。

需要说明的是，本实施例中的制氢纯化系统的具体结构，请参照上述实施例中的相应说明，在此不再赘述。

本实施例中，在制氢单元的制氢功率为变功率的场景下，为了避免制氢功率的功率变动对氢气纯化单元的影响，会基于制氢单元的制氢功率、缓冲罐的缓冲罐参数、以及流入氢气纯化单元的氢气的流量采样值，确定纯化进口流量调节值，并基于纯化进口流量调节值，进行制氢纯化系统的控制，进而使得制氢纯化系统的控制更加适用于当前的变功率制氢场景，制氢纯化系统的控制准确较高，氢气纯化程度较好，能够满足用户制氢需求。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。