一种基于模糊权重的有限集模型预测控制的风光制氢控制方法

本发明涉及电力系统领域，具体是一种基于模糊权重的有限集模型预测控制的风光制氢控制方法。

背景技术：

1、新能源发电装机需求将持续增加。截至2021年底，我国可再生能源发电累计装机容量10.6亿千瓦，占总装机容量的44.8％，其中风电装机容量为3.28亿千瓦，太阳能发电装机容量为3.06亿千瓦。随着风力发电、光伏发电技术的不断发展，我国的新能源发电占比在不断提高，同时新能源发电量也在不断提高,氢能作为清洁能源的载体，是实现“碳达峰，碳中和”的重要组成部分，是能源转型的关键环节。根据我国的氢能规划及市场需求，未来氢能需求将呈现爆发式增长。目前，氢气的主要来源以化石燃料制取为主，生产过程中会排放大量的温室气体，不利于我国“碳达峰，碳中和”目标的实现。利用电解水制氢方式可以获得高纯度氢气，同时在制氢过程中近零碳排放，有助于推动“双碳”目标的实现。电解水制氢是绿氢生产的主要方式，通过大电网供电的方式实现，但电费支出导致制氢气成本居高不下，相较于化石能源制氢不具备价格优势。因此，为了降低电解水制氢成本，促进新能源消纳，将可再生能源电力与电解水制氢技术相结合，实现电能与氢能的转换，有利于推动我国氢能事业的发展。

2、风力发电受自然来风的影响，出力波动性很大，具有较大的日变化率和季节变化率，呈现较强的季节性、间歇性。光伏发电系统的出力受太阳光照的直接影响，当太阳光强迅速变化时，输出功率会在大范围内快速波动，同时受天气和昼夜影响导致光伏出力存在随机性、间歇性。由于自然条件的不确定性，导致风电、光伏发电系统出力存在不确定性与波动性,而针对电解水制氢设备对电能的要求，风力发电系统与光伏发电系统出力波动会导致电解制氢设备使用寿命缩短，同时会降低氢气的品质和纯度，造成安全隐患。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于模糊权重的有限集模型预测控制的风光制氢控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于模糊权重的有限集模型预测控制的风光制氢控制方法，包括根据风光耦合制氢系统的构成建立风光制氢系统，所述风光制氢系统包括风电站、光伏电站、储能设备及电解水制氢设备，其特征在于，在基于模糊权重的有限集模型预测控制的风光制氢控制方法中，根据风电、光伏发电的特性建立离散数学模型，根据电能与氢能的转换关系建立电解水制氢离散模型。

4、一种基于模糊权重的有限集模型预测控制的风光制氢控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

5、s1、考虑风光制氢系统的可靠性，提高风电与光伏的消纳，构建风光制氢系统离散预测模型；

6、s2、采集系统当前时刻各部分实际输入电压、电流和输出电压参数，预测不同开关状态作用下的有功功率；

7、s3、根据风电、光伏出力波动，利用模糊权重控制获取风光制氢系统中各组成部分的权重系数；

8、s4、建立系统基于模糊权重的代价函数，评价功率预测值的优劣；

9、s5、根据系统代价函数评价的最优功率预测值对应的最优开关状态，输出最优开关状态至对应的整流器和变流器。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

11、1.通过该控制方法为实现风光制氢系统的协同控制，将风电与光伏作为电解水制氢系统的能量来源，替代传统的电网供电方式，通过电解水制氢设备将风电与光伏转换为氢能，同时利用储能设备抑制风光波动以降低电解水制氢设备启停频率，提高新能源消纳。

12、2.为保证系统安全可靠的运行，最大程度地抑制风光出力地不确定性对系统带来的有害影响，实现对控制器的工作状态进行控制，并结合储能设备抑制风光出力的不确定性，提高系统的稳定性，保证风光制氢系统的电力供应稳定，有利于电解水制氢设备的稳定运行，提升氢气的品质及纯度，同时提高了风光耦合电解水制氢系统就地消纳新能源的能力。

技术特征：

1.一种基于模糊权重的有限集模型预测控制的风光制氢控制方法，包括根据风光耦合制氢系统的构成建立风光制氢系统，所述风光制氢系统包括风电站、光伏电站、储能设备及电解水制氢设备，其特征在于，在基于模糊权重的有限集模型预测控制的风光制氢控制方法中，根据风电、光伏发电的特性建立离散数学模型，根据电能与氢能的转换关系建立电解水制氢离散模型。

2.一种基于模糊权重的有限集模型预测控制的风光制氢控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于模糊权重的有限集模型预测控制的风光制氢控制方法，涉及电力系统领域，包括根据风光耦合制氢系统的构成建立风光制氢系统，所述风光制氢系统包括风电站、光伏电站、储能设备及电解水制氢设备，其特征在于，在基于模糊权重的有限集模型预测控制的风光制氢控制方法中，根据风电、光伏发电的特性建立离散数学模型，根据电能与氢能的转换关系建立电解水制氢离散模型。通过该控制方法为实现风光制氢系统的协同控制，将风电与光伏作为电解水制氢系统的能量来源，替代传统的电网供电方式，通过电解水制氢设备将风电与光伏转换为氢能，同时利用储能设备抑制风光波动以降低电解水制氢设备启停频率，提高新能源消纳。

技术研发人员：董海鹰,栗庆根,孙娜,房磊
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12