《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》明確了氫能產業的戰略定位和綠色低碳的發展方向?!丁笆奈濉蹦茉搭I域科技創新規劃》提出了將可再生能源發電與電制氫、燃料電池相結合,構建零碳能源系統,既能實現綠氫生產,又能解決可再生能源消納問題,是很具有前景的發展方向。近日,國家能源局發布《2023年能源工作指導意見》,提出加快攻關綠氫制儲運用技術,推動氫能規?;瘧?。進入23年以來,國內外氫能產業化進程加速,綠氫進入快速發展期。
為加速綠氫系統關鍵技術研究與產業化應用,科梁綠氫實時仿真與測試系統應運而生。系統具備多能流、多時間尺度的并網或離網型新能源電解水制氫系統的仿真與測試功能,為研究綠氫系統提供一體化解決方案。
n 開發管理子系統:綠氫系統仿真模型庫iEnergyModel-H2和綠氫系統數字孿生軟件iEnergyLab
n 實時仿真子系統:實時仿真器、I/O和通信接口模塊
n 物理設備子系統:綠氫系統單機控制器、綠氫系統能量管理器、四象限功率放大器、綠氫物理動模系統
n 綠氫系統仿真模型庫iEnergyModel-H2,包含詳細模型和平均模型,快速實現設備級、單元級和系統級動態仿真,滿足不同仿真應用需求
n 支持并網型和離網型新能源電解水制氫系統建模,支持多步長仿真,可實現熱力系統分鐘級、電力系統微秒級、電力電子納秒級仿真應用,并提供完善的多能耦合解決方案
n 綠氫系統數字孿生軟件iEnergyLab,支持多仿真場景構建與多項目管理;支持綠氫系統能量管理等多種智能算法的開發與驗證
n 系統兼容多種關系數據庫,具備完善的數據記錄、存儲、回調和接口功能
n 支持仿真模擬和實體系統接入,具備虛-實交互能力,并能實現以虛控實
案例1:
某典型光伏-綠氫系統,包括光伏發電、電制氫設備、儲氫裝置、燃料電池發電系統、泵、輸氣管網等模型?;谥悄芸刂撇呗?,配置各設備額定參數或結構參數,輸入光照、溫度、負荷側需求曲線:
①當光伏發電大于負荷側需求,啟動電制氫,將電能轉換為氫氣,存儲在本地儲氫罐中,或通過管網運輸;
②當光伏發電功率波動,為優先保障負荷側用電需求,電制氫自動停機;
③負荷需求持續增大,光伏發電繼續降低,則通過燃料電池發電響應負荷需求,并利用余熱供熱,實現熱電聯供,滿足用戶多種用能需求;
④監測結合當前儲氫量、電網波動、調節范圍、碳排放等約束因素,最終計算出實際設備的運行指令。
案例2:
某典型綠氫系統,模擬“光伏/風電-負荷消耗-余電制氫/電化學儲能-高壓儲氫-輸氫-燃料電池供電等”整個流程,包括風機、光伏、電儲能、電制氫、儲氫、燃料電池、輸氣管道等設備,通過EMS控制系統運行。
①采取分級控制策略,系統有余電時,一級響應啟動電制氫,進行可再生能源-綠氫的能量轉移,儲氫罐儲量增加;二級響應啟動儲能系統儲電。
②新能源發電不足,一級響應啟動儲能系統供電,二級響應啟動燃料電池供電,儲氫罐內氫氣儲量降低。
③EMS結合可再生能源發電、電力負載、儲氫量、儲能系統SOC等信息,發出各設備運行指令,控制各設備運行狀態。