[發明專利]一種氫能綜合供能系統的仿真測試平臺及方法

在審

• 申請號: 202211345815.4
• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號: CN115630515A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 孫波;張現輝;陳晶;于彬彬
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王雪

本發明屬于含氫綜合能源綜合利用技術領域，提出了一種氫能綜合供能系統的仿真測試平臺及方法，本發明中通過Simscape搭建電力系統模型，通過Thermolib搭建氫能系統模型和熱力系統模型，簡化了仿真測試平臺中各模型的結構，便于擴展和維護；同時，根據不同時間尺度特征，對電力系統模型、氫能系統模型和熱力系統模型設置不同的求解基準步長，兼顧了仿真測試平臺中不同模塊對仿真速度和仿真精度的不同需求，在保證仿真精度的基礎上節約了計算資源，提高了仿真效率。

技術領域

本發明屬于含氫綜合能源綜合利用技術領域，尤其涉及一種氫能綜合供能系統的仿真測試平臺及方法。

背景技術

構建以氫能為能量轉換媒介的新型能源系統對保障能源安全、優化能源結構、保護生態環境具有重要意義。氫能綜合供能系統是以電解槽和燃料電池為核心，對氫、電和熱能源的分配、轉化及存儲等環節進行協調與優化的新型能源供應系統，被認為是未來最為可行的新型能量儲存和轉化的方法之一。但是，氫能綜合供能系統異質多能源互相耦合，并且電解槽、燃料電池等設備運行機理和工況復雜。因此，搭建較為精確的氫能綜合供能系統仿真測試平臺，對系統設計、運行優化以及控制策略等理論研究的分析和測試具有重要意義。

發明人發現，現有的氫能綜合供能系統仿真測試平臺結構復雜，不利于推廣使用，并且，氫能綜合供能系統具有明顯的多時間尺度特性，現有的氫能綜合供能系統仿真測試平臺沒有兼顧仿真測試平臺中不同模塊對仿真速度和仿真精度的不同需求，在一定程度上浪費了仿真資源，不能保證仿真效率。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種氫能綜合供能系統的仿真測試平臺及方法，在同一環境下，基于Thermolib和Simscape搭建了氫能綜合供能系統的機理模型，簡化了仿真模型結構，且便于擴展和維護；根據電熱氫不同時間尺度特征，采用不同仿真精度，兼顧了仿真速度和仿真精度；以NI VeriStand為實時仿真上位監控、部署軟件，以RT-Linux操作系統為仿真模型求解計算環境，實現數據與模型相結合的實時仿真，節約了計算資源，提高了仿真效率，可實現對系統設計、運行優化以及控制策略等理論研究的分析和測試。

為了實現上述目的，第一方面，本發明提供了一種氫能綜合供能系統的仿真測試平臺，采用如下技術方案：

一種氫能綜合供能系統的仿真測試平臺，包括電力系統模型、氫能系統模型和熱力系統模型；

所述電力系統模型為基于Simscape搭建的模型；所述氫能系統模型和所述熱力系統模型為基于Thermolib搭建的模型；對所述電力系統模型、所述氫能系統模型和所述熱力系統模型設置不同的求解基準步長。

進一步的，所述電力系統模型包括風力發電模塊、光伏發電模塊、逆變器模塊和電負荷模塊。

進一步的，所述氫能系統模型包括電解槽模塊、儲氫罐模塊和燃料電池模塊。

進一步的，所述熱力系統模型包括水泵、換熱器模塊和熱負荷模塊。

進一步的，所述電力系統模型、所述氫能系統模型和所述熱力系統模型中各模塊之間通過管道和能流數據總線連接。

進一步的，所述能流數據總線包括電流數據總線和氫流數據總線；

所述電流數據總線提取所述電力系統模型中風力發電模塊和光伏發電模塊的電壓、電流和頻率，并將電壓、電流和頻率傳遞給所述氫能系統模型中的電解槽模塊；所述氫流數據總線提取所述電解槽模塊的流量、壓強和溫度，并將流量、壓強和溫度傳遞給所述氫能系統模型中的儲氫罐模塊；所述氫流數據總線還提取所述儲氫罐模塊的流量、壓強和溫度，并將流量、壓強和溫度傳遞給所述氫能系統模型中的燃料電池模塊。