[发明专利]一种基于风光油氢的多能源应急电源系统

说明书

本发明属于应急电源技术领域，尤其涉及一种基于风光油氢的多能源应急电源系统，架构包括：多个物理组件形成的底层基本个体单元，中层单能源控制系统以及顶层集中统一协调控制中心，其中底层基本个体单元通过中层单能源控制系统进行自身控制，从而实现功率最大和电能最优，并完成基本单元的能量汇集，顶层集中统一协调控制中心为所述多能源应急电源系统的运算控制核心，在保证所述多能源应急电源系统稳定运行的条件下对所述中层单能源控制系统进行优化分析，并给出统一协调控制决策指令，以达到整个系统的电能供需平衡。多能源应急电源系统硬件包括：发电系统、储能系统、供电系统(3)、监控系统(4)以及结构系统。

技术领域

本发明属于应急电源技术领域，尤其涉及一种基于风光油氢的多能源应急电源系统。

背景技术

针对高海拔、高低温、高湿度、高盐分等特殊环境的“公共安全风险防控与应急技术装备”的研究是重点专项工作，其中应急电源系统是应急工作的重要保障。目前，应急电源系统多为柴油发电机组和蓄电池组逆变电源。柴发具有发电容量大，可并机运行且连续供电时间长等优点，但自身存在体积大、噪声大、效率低、污染环境及火灾隐患等缺点；而逆变电源中的蓄电池组容量有限，不能持续供电。基于“风光柴蓄”混合多能源应急电源系统正在推广，但系统依然受风、光自然条件影响大，发电不稳定。对于新型的氢燃料电池电源系统来说，其具有高效(约50％)、清洁、静音、环境适应性强等一系列优点，在一些技术发达国家，开发的氢电应急电源正在进行应用验证。但是氢气的制备、运输、存储等环节链条不完善。如能解决油料现场制氢，将大大促进氢能发电的应用，真正实现“风光油储”高可靠的混合多能源应急电源系统。

因此，急需要涉及一种基于风光油氢的多能源应急电源系统，为公共安全风险防控与应急技术装备的研制提供能源保障。

发明内容

本发明提供一种基于风光油氢的多能源应急电源系统，充分利用风能、光能、氢能等清洁能源与油机备用联合发电，实现了持续稳定的电力供应；依据系统结构与能量管理特性，采用集中分层控制结构来有效系统控制各组成部分运行，形成高效的基于风、光、油、氢多种能源混合的小型应急电源系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于风光油氢的多能源应急电源系统，其架构包括：

多个物理组件形成的底层基本个体单元，中层单能源控制系统以及顶层集中统一协调控制中心，其中所述底层基本个体单元通过所述中层单能源控制系统进行自身控制，从而实现功率最大和电能最优，并完成基本单元的能量汇集，所述顶层集中统一协调控制中心为所述多能源应急电源系统的运算控制核心，在保证所述多能源应急电源系统稳定运行的条件下对所述中层单能源控制系统进行优化分析，并给出统一协调控制决策指令，以达到整个系统的电能供需平衡。

优选的，所述底层基本个体单元包括风机组件、光伏阵列、氢燃料电池、柴油发电机以及负载。

优选的，所述中层单能源控制系统包括风能控制系统、光伏控制系统、氢能控制系统、油机控制系统以及功率控制系统。

优选的，所述顶层集中统一协调控制中心为能量管理控制器，所述能量管理控制器为高寒、高温、高海拔、高湿度以及高盐分的特殊环境下应急电源稳定友好工作的能量管理核心控制器，所述能量管理控制器采用离散-连续混合控制方法实现顶层能量状态转换的协调决策和底层各单元的连续控制，所述能量管理控制器基于多目标优化控制理论将能量稳定分配与动态输出有机结合，形成结合模态协调机制。

优选的，所述基于风光油氢的多能源应急电源系统包括：发电系统、储能系统、供电系统(3)、监控系统(4)以及结构系统。

优选的，所述发电系统包括：光伏发电子系统(11)、风能发电子系统(12)、柴油重整/氢燃料电池发电子系统(13)以及柴油发电机组发电子系统(14)。

优选的，所述储能系统包括：余电制氢/储氢及释氢子系统(21)、蓄电池充电及放电子系统(22)。