(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211293739.7 (22)申请日 2022.10.21 (71)申请人 重庆大学 地址 400030 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 陈家伟　夏焌虓　王磊　程佩　 王鹏飞　 (74)专利代理 机构 重庆信航知识产权代理有限 公司 50218 专利代理师 吴彬 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02J 3/28(2006.01) H02J 3/32(2006.01) H02J 15/00(2006.01) C25B 1/04(2021.01)C25B 9/65(2021.01) C25B 15/02(2021.01) (54)发明名称 一种含电解水制氢负载的风光储离网微电 网运行控制方法 (57)摘要 本发明公开了一种含电解水制氢负载的风 光储离网微电网运行控制方法， 其包括1)建立含 电解水制氢负载的风光储离网微电网系统； 2)对 系统中的变换器、 整流桥分别设计控制算法； 3) 通过上层控制器和底层控制器对含电解水制氢 负载的风光储离网微电网系统进行运行控制， 上 层控制器通过通讯设备采集分布式电源功率与 储能系统SoC并发送给向底层控制器发送控制基 准信号， 底层控制器根据上层控制器发送的控制 基准信号执行系统运行控制策略。 本发明解决了 含电解水制氢负载的风光储离网微电网系统存 在的能量优化管理、 母线电压波动、 电解槽控制 以及储能系统SoC的保护与恢复等 技术问题。 权利要求书3页 说明书9页 附图6页 CN 115473279 A 2022.12.13 CN 115473279 A 1.一种含电解水制氢负载的风光储离网微电网运行控制方法， 其特征在于： 包括以下 步骤： 步骤1： 建立含电解水制氢负载的风光储离网微电网系统， 所述的风光储离网微电网系 统包括输出功率不可控的分布式电源、 储 能系统、 储能系统前级双向AC/DC变换器、 电解水 制氢电解槽、 电解槽侧D C/DC变换器、 电解槽前级AC/DC整流器和卸荷单元； 所述储能系统前 级双向AC/D C变换器和电解槽前级AC/DC整流器的输出端通过交流母线并联， 储能系统前级 双向AC/DC变换器通过储能系统侧DC/DC变换器与储能系统连接， 电解槽前级AC/DC整流器 通过电解槽侧DC/DC变换器与电解水制氢电解槽连接， 分布式电源的功率输出端和卸荷单 元的功率输入端分别与交流母线连接； 所述电解水制氢电解槽包括碱式电解槽和PEM电解 槽； 步骤2： 对控制含电解水制氢负载的风光储离网微电网系统运行的底层控制器设计控 制算法： a、 储能系统前级双向AC/DC变换器采用双闭环控制， 外环为电压环， 在交流侧采集交流 母线三相电压并进 行dq变换， 将变换得到的d轴电压值与交流母线相电压峰值比较， 经过PI 调节输出电流基准； 内环为电流环， 在交流侧采集交流母线电流并进 行dq变换， 将 变换得到 的d轴电流值与外环输出的电流基准比较， 经过PI调节输出占空比， 然后通过SPWM控制储能 系统前级双向AC/D C变换器的开关管； 控制储能系统前级双向AC/D C变换器运行的控制算法 为： 式中， md1， mq1分别为储能系统前级双向A C/DC变换器的开关管控制信号， iref1为电压环 调节输出 的电流基准， id1为d轴电流值， Vd为d轴电压值， Vq为q轴电压值， Vref为交流母线相 电压峰值， Vbat为储能系统端电压， kip1和kii1分别为内环PI参数， kvp1和kvi1分别为外环PI参 数； b、 电解槽前级AC/DC整流器也采用双闭环控制， 外环对直流侧电压进行控制， 内环则根 据外环输出基准控制交流侧电流， 控制电解槽前级AC /DC整流器运行的控制算法为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115473279 A 2式中， v'd、 v'q为双闭环输出量， 为d轴电流参考值， 也即电压环输出量， 为q轴电流参 考值， id为母线电流进行dq变换得到的d轴电流值， iq为母线电流进行dq变换得到的q轴电流 值， 为直流侧输出电压参考值， Vdc为直流侧电压采样值， L为线路电感， ω为dq轴旋转角 速度， md2， mq2分别为电解槽前级AC/DC整流器的开关管控制信号， kip2和kii2分别为内环PI 参数， kvp2和kvi2分别为外环PI 参数； c、 电解槽侧DC/DC变换器采取单环控制， 电流控制基准由上层控制器产生， 控制电解槽 侧DC/DC变换器运行的控制算法为： 式中， d1为电解槽侧DC/DC变 换器开关管控制信号， iref2为电流控制基准， 由上层控制器 产生， iael为电解槽采样电流 值； kp1和ki1分别为PI控制器的比例系数和积分系数； d、 采取单环控制卸荷单元， 以母线电压最大参考值作为控制基准， 通过PI调节器对卸 荷单元的开关管输出控制信号， 控制卸荷单 元运行的控制算法为： 式中， d2为卸荷单元的开关管控制信号， Vrefmax为母线电压最大参考值， kp2和ki2分别为 PI调节器的比例系数和积分系数； 步骤3： 通过上层控制器和底层控制器对含电解水制氢负载的风光储离网微电网系统 进行运行控制， 上层控制器通过通讯设备采集分布式电源功率与储能系统SoC并发送给向 底层控制器发送控制基准信号， 底层控制器根据上层控制器发送的控制基准信号执行如下 控制策略： (1)工况一： 当源侧输入功率小于PEM电解槽额定功率时， 碱式电解槽不工作， 此时源侧 输入功率不及负荷及 储能功率， 卸荷单元不工作， 若 此时储能系统的SoC高于下限且未 处于 充电状态， 则源侧输入功率提供给PEM电解槽， 同时储能系统提供PEM电解槽运行的缺额功 率直至其放电至下限， 当储能系统放电至下限时源侧输入功 率转向给储能系统充电直至达 到其SoC上限1， PE M电解槽在储能系统充电过程中待机； 当源侧输入功率不足PEM电解槽额定功率时， 且储能系统起始SoC已至下限或是处于充 电状态时， 储能系统无法提供母线电压支撑， 则此时碱式电解槽及PEM电解槽均不工作， 输 入功率用于储能系统充电直至上限1；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115473279 A 3