Page 21 - 电力与能源2023年第四期

毛火华，等：模块式绿电制氢储用系统控制策略研究 327

以保护，由循环管路侧取信号，当循环水流量低于 电池系统接收到关机指令或检测到故障后会执行
设备所要求的循环量时，PLC 将立即输出报警信 关机流程；当燃料电池系统状态字反馈为关机完
号，并有联锁控制。该报警联锁点的设置，可避免 成或故障状态后，低压供电需延时 30 s 下电；低温
因循环水流量太小导致电解槽内温度急剧升高， 启 动 时 关 机 流 程 时 间 较 长 ，但 最 长 不 超 过 10
［9］
从而损坏电解槽，产生严重后果。 min 。
3.3 固态储氢 3.5 绿氢储用氢舱
固态储氢设备具备手动控制和自动控制两种 绿氢储用氢舱控制系统实时接收上级控制器
运行模式。 的通信信息，根据上级控制器的控制需求下发运

（1）手动模式：可进行储氢系统参数设置；可 行控制指令。
通过设置阀门、MFC、循环水泵、空调制冷机等设 （1）当上级控制器要求制氢时，给燃料电池系
备，启动/关闭相应设备，用于调试储氢系统 。 统发送停机指令，当确认燃料电池停机完成后打
［8］
开补水箱并依次给储氢系统和制氢系统发送开机
（2）自动控制模式：利用设置好的参数，基于
命令，实际的工作功率根据上级控制器给定的指
自动控制流程，实现自动控制吸氢、自动控制放
令而定。
氢、紧急停止、紧急泄氢、零点校正等功能。
（2）当上级控制器下发模式为发电模式时，绿
（3）固态储氢可与“中控系统”进行实时通信，
氢储用氢舱控制系统给制氢和储氢系统发送停机
可接受中控的指令，根据指令的功率或流量变化
指令，确认停机状态后关闭补水并给燃料电池系
要求，执行自动控制模式中的相应自动控制流程
统发送开机指令，燃料电池实际发电功率根据上
操作，并反馈温度、压力、流量、储氢量等实时参数
级控制器指令而定。
值，反馈报错信息。
（3）上级控制器发送待机和故障停机指令时，绿
当固态储氢装置自身超压或出现紧急状态需
氢储用氢舱控制系统控制各氢相关子系统执行停机。
要泄氢时，无论是在手动模式还是在自动模式下，
（4）当处于急停状态时，绿氢储用氢舱控制器
泄氢过程都能够自动执行。
控制各氢相关子系统执行急停；在各运行模式下
3.4 氢燃料电池
绿氢储用舱控制器都会进行故障诊断，并将故障
氢 燃 料 电 池 系 统 上 、下 电 流 程 如 图 3 所 示 。
诊断信息汇总后上发上级控制器。同时，还将实
上电过程需要先上低压电，待燃料电池供电系统
时监测绿氢储用舱内氢气浓度，当氢气浓度超过
自检完成后会反馈燃料电池供电系统状态字；当
一定阈值后将开启排风扇直至氢气浓度低于一定
且仅当燃料电池供电系统状态字反馈为就绪时，
值，当氢气浓度超高或者持续过高一段时间将会
燃料电池供电才会响应外部的开机指令；当燃料
触发绿氢储用氢舱控制系统的环境安全保护，给
各氢相关子系统发送急停指令以保障环境安全。

4 结语

模块式绿氢储用系统，能够有效解决多能复
合能源利用过程中面临的关键技术问题。但由于

系统复杂，制定合理的系统级、设备级的控制策略
是绿氢储用系统高效安全运行的关键。
（1）依据光伏、储能、制氢、燃料电池和末端负
载的综合能源管理方式，制定了系统级和设备级
图 3 氢燃料电池系统上、下电流程 （下转第 339 页）