CN116752190A - 一种适用于清洁能源发电的氢储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于清洁能源发电的氢储能系统。该适用于清洁能源发电的氢储能系统，包括供源模块、电解模块、储备模块、监测模块和可视化模块；供源模块获取清洁能源并转化为电源并记录电源转化情况，电解模块将水电解成氢气和氧气并记录气体生成情况，储备模块对气体进行预处理和存储并记录缓冲罐中气体存储情况，监测模块实时监测并预警，并根据数据分析储能指数预测值，可视化模块将结果可视化呈现给用户。本发明通过对电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况分别进行实时监测并分析出储能指数预测值，进而精准定位和减少氢气和氧气在传输过程中的损失，解决了现有技术中存在难以精准定位氢气在传输过程中的泄漏位置的问题。

Description

一种适用于清洁能源发电的氢储能系统

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种适用于清洁能源发电的氢储能系统。

背景技术

清洁能源发电利用可再生能源(如太阳能、风能等)或低碳能源(如核能)进行发电的过程，减少对传统化石燃料的依赖，减少环境污染；氢储能系统利用氢气作为能源储存和转换的系统，将多余的清洁能源转化为氢气并存储，以供后续利用；清洁能源发电是应对能源与环境挑战的重要途径。氢储能指利用氢气作为能量媒介，将清洁能源转化为氢气，并将氢气储存起来以供后续使用。

目前已有一些现有实现技术可用于清洁能源发电的氢储能系统。其中，电解水技术可利用电能将水分解为氢和氧气，产生可储存的氢气。储氢技术可以包括压缩储氢和液态储氢等方法，将氢气在不同条件下储存起来。氢燃料电池技术可以将储存的氢气转化为电能，以供电力系统使用。

例如公开号为：CN111379975A公开的基于氢能与储能设备的多能源系统的运行优化方法和装置，包括：实时的获取供氢单元中各个装置的供氢监测数据和耗氢单元中各个装置的耗氢监测数据；根据供氢监测数据和耗氢监测数据，确定氢气管网中预设管段相对于连接节点的物料流向；根据预设管段相对于预设节点的物料流向，确定预设节点的节点类型；以供氢监测数据和耗氢监测数据为输入，根据预设规则计算各预设管段和/或预设节点的工况数据。

例如公开号为：CN115896808A公开的一种光伏制氢储能系统，包括：电解罐、储氢罐、碱水冷却装置、空压机以及若干光伏板，光伏板和电解罐电连接，电解罐通过第一管子和空压机连接，空压机通过第二管子和储氢罐连接，电解罐设置在建筑内，至少部分光伏板设置在建筑的上侧，至少部分光伏板设置在碱水冷却装置的上侧，碱水冷却装置通过进水管和电解罐连接，碱水冷却装置通过出水管和电解罐连接，进水管设置有第一水泵。

但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

现有技术中，氢气在传输和储存过程中可能会发生泄漏或逸散，从而导致氢气的损失，而氢气的泄漏问题常出现在储氢罐、输氢管道和连接接口等部分。由于氢气是一种极轻的气体，具有很高的渗透性，即使在密封的系统中也可能发生渗漏，且氢气的泄漏不易被察觉，一旦发生泄漏，很难准确定位泄漏点。因此现有技术中存在难以精准定位氢气在传输过程中的泄漏位置的问题。

发明内容

本申请实施例通过提供一种适用于清洁能源发电的氢储能系统，解决了现有技术中存在难以精准定位氢气在传输过程中的泄漏位置的问题，实现了精准定位和减少氢气和氧气在传输过程中的损失。

本申请实施例提供了一种适用于清洁能源发电的氢储能系统，包括供源模块、电解模块、储备模块、监测模块和可视化模块，且所述供电模块通过线缆连接电解模块，电解模块通过输气管道连接储备模块，监测模块分别通过线缆连接供源模块、电解模块、储备模块和可视化模块：其中，所述供源模块用于获取清洁能源，将清洁能源转化为电源，并将电源输出给电解模块，实时记录电源转化情况；所述电解模块用于使用电源将水电解成氢气和氧气，统计电解出的氢气量和氧气量，并实时记录气体生成情况；所述储备模块用于将氢气和氧气进行存储预处理，将经过预处理后的氢气和氧气分别储备到对应的缓冲罐中，并实时记录缓冲罐中气体存储情况；所述监测模块用于对电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况分别进行实时监测和预警，并据此分析出储能指数预测值并提示；所述可视化模块用于将实时监测、预警结果和储能指数预测值可视化呈现给用户。

进一步的，所述电源转化情况包括由清洁能源转化的输入电源存储量E_电、输出电源总存储量E_输出和剩余电源存储量E_剩余；根据电源转化情况，计算出清洁能源转化出的输入电源存储量E_电，输入电源存储量E_电的计算公式为E_电＝(E_输出+E_剩余)×ln(1+γ₀)，其中，γ₀为电源存储过程中的损耗因子；根据输入电源存储量E_电计算出对应的清洁能源量E_清，清洁能源量E_清的计算公式为其中，η₁为清洁能源对应的转化率，α为预设的影响因子，E_损为清洁能源转化过程中的损耗量，γ₁为预设置的清洁能源转化损耗修正因子，e为自然常数。

进一步的，所述气体生成情况具体包括实时生成的氢气量和氧气量，还包括根据实时生成的氢气量和氧气量分析出的实际各气体总量、实际各气体生成指数和各气体生成指数损失值，具体分析过程如下：获取实时生成的氢气量和氧气量；获取输出电源总存储量E_输出对应的原料投入总量V_投入，得出该原料投入总量V_投入能够生成的理论各气体总量，即理论氢气总量和理论氧气总量/>根据原料投入总量V_投入、理论氢气总量/>和理论氧气总量/>计算出理论各气体生成指数，即理论氢气生成指数/>和理论氧气生成指数/>具体的理论氢气生成指数/>计算公式为/>其中λ₁为设定的理论氢气生成指数修正因子；具体的理论氧气生成指数/>计算公式为其中λ₂为设定的理论氧气生成指数修正因子；统计根据原料投入总量能够得出的实际各气体总量，即实际氢气总量/>和实际氧气总量/>根据原料投入总量V_投入、实际氢气总量/>和实际氧气总量/>计算出实际各气体生成指数，即实际氢气生成指数/>和实际氧气生成指数/>具体的实际氢气生成指数/>计算公式为其中λ₃为设定的实际氢气生成指数修正因子；具体的实际氧气生成指数/>计算公式为/>其中λ₄为设定的实际氧气生成指数修正因子；根据理论氢气生成指数/>理论氧气生成指数/>实际氢气生成指数/>和实际氧气生成指数/>计算出各气体生成指数损失值，即氢气生成指数损失值/>和氧气生成指数损失值/>具体的氢气生成指数损失值/>计算公式为其中Δη_氢气为预设的理论氢气生成指数与实际氢气生成指数的允许偏差值，δ₁为氢气生成指数对应的修正因子；具体的氧气生成指数损失值/>计算公式为/>其中Δη_氧气为预设的理论氧气生成指数与实际氧气生成指数的允许偏差值，δ₂为氧气生成指数对应的修正因子。

进一步的，所述缓冲罐中气体存储情况具体包括各气体已存储量，即氢气已存储量和氧气已存储量，还包括根据氢气已存储量和氧气已存储量分析出的各气体传输损失值；统计缓冲罐中的氢气已存储量和氧气已存储量/>获取根据原料投入总量得出的实际氢气总量/>和实际氧气总量/>根据氢气已存储量/>氧气已存储量实际氢气总量/>和实际氧气总量/>计算出各气体传输损失值，即氢气传输损失值/>和氧气传输损失值/>具体的氢气传输损失值/>计算公式为其中ΔV_氢气为预设的氢气传输过程中的损失允许偏差值，ρ₁为外界影响因素对于氢气总量的影响因子，δ₃为氢气传输损失值对应的修正因子；具体的氧气传输损失值/>计算公式为/>其中ΔV_氧气为预设的氧气传输过程中的损失允许偏差值，ρ₂为外界影响因素对氧气总量的影响因子，δ₄为氧气传输损失值对应的修正因子。

进一步的，所述监测模块包括实时监测对比单元、实时预警单元、储能指数预测单元和储能指数提示单元；所述实时监测对比单元用于实时监测根据电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况得出的实际值；所述实时预警单元用于将实时监测对比单元得到的实际值与设置的允许值进行对比，并根据对比结果进行预警；所述储能指数预测单元用于根据实时监测对比单元得到的实际值，分析出储能指数预测值；所述储能指数提示单元用于对储能指数预测值与设置的允许范围值进行对比，将不符合允许范围值的储能指数预测值进行标记和提示。

进一步的，所述对电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况分别进行实时监测的具体过程为：获取根据电源转化情况得出的清洁能源量E_清，根据气体生成情况得出的氢气生成指数损失值和氧气生成指数损失值/>同时获取根据缓冲罐中气体存储情况得出的氢气传输损失值/>和氧气传输损失值/>根据清洁能源量E_清设置标准范围内的允许氢气生成指数损失值/>允许氧气生成指数损失值/>允许氢气传输损失值/>和允许氧气传输损失值/>实时监测由电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况得出的值，并将其于设置的标准范围内对应的允许值进行对比。

进一步的，所述对电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况分别进行预警具体指：将氢气生成指数损失值与允许氢气生成指数损失值/>之间的差值的值记为/>氧气生成指数损失值/>与允许氧气生成指数损失值/>之间的差值/>的值记为/>氢气传输损失值/>与允许氢气传输损失值/>之间的差值的值记为/>氧气传输损失值/>与允许氧气传输损失值/>之间的差值的值记为/>所述/> 和/>的值正常状态下均大于零；当/>和/>其中之一小于一定阈值时，则表示该小于一定阈值的具体差值类型对应的位置有轻微泄露，此时发出初级预警，并提示出小于一定阈值的具体差值类型，所述一定阈值不等于零；当出现/>和/>的值其中之一小于零，则表示该小于零的具体差值类型对应的位置有严重泄露，此时发出高级警示，并提示出值小于零的具体差值类型，并根据差值类型提示出气体具体泄露位置。

进一步的，所述监测模块还包括验证单元，所述验证单元用于获取实际氢气总量和实际氧气总量/>的比值θ₁，还获取缓冲罐中的氢气已存储量/>和氧气已存储量/>的比值θ₂，接着通过公式/>得出比值差Ψ，其中，/>为比值差的修正因子；设定标准阈值K₀、判断阈值K₁和判断阈值K₂，且K₁＜K₀＜K₂；当比值差小于标准阈值K₀则表示在传输过程中氢气泄露量比氧气泄露量少，且当小于判断阈值K₁时，将发出预警；当比值差大于标准阈值K₀则表示在传输过程中氢气泄露量比氧气泄露量多，且当大于判断阈值K₂时，将发出预警。

进一步的，所述储能指数预测值的具体分析过程为：获取根据电源转化情况得出的清洁能源量E_清，根据气体生成情况得出的氢气生成指数损失值和氧气生成指数损失值/>同时获取根据缓冲罐中气体存储情况得出的氢气传输损失值/>和氧气传输损失值/>的所有历史记录，通过储能指数η_指数计算公式得出储能指数，具体的储能指数η_指数计算公式为/>其中/>和/>分别为设置的气体生成指数损失值和气体传输损失值对应的权重因子，ζ为设置的储能指数的修正因子，对历史记录和历史储能指数进行学习，得出储能指数预测模型，通过储能指数预测模型得出储能指数预测值。

进一步的，所述将实时监测、预警结果和储能指数预测值可视化呈现具体指将实时监测、预警结果和储能指数预测值结合在一张数据图中进行展示，同时为用户展示根据电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况得出的实际值和理论值。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、通过实时监测和记录缓冲罐中氢气和氧气存储情况，以准确了解氢气和氧气的已存储量，并据此计算出氢气和氧气传输损失值，从而分段式的监测氢气和氧气的损失情况，进而实现了精准定位和减少氢气和氧气在传输过程中的损失，有效解决了现有技术中存在难以精准定位氢气在传输过程中的泄漏位置的问题。

2、通过基于电源转化情况、气体生成情况和气体存储情况的实时监测，并对其进行分析和计算，得出储能指数预测值，从而便于提前预测储能系统的性能和效率，进而实现了及时为用户提供关键信息，以做出相应的调整和决策。

3、通过计算理论气体生成指数和实际气体生成指数，可以比较实际气体生成量与理论气体生成量之间的差异，当实际气体生成指数较低，低于设定的标准值或预期范围，表明电解效果较差或存在问题，从而提醒操作员或相关人员检查和调整电解模块，进而实现了及时发现和处理电解模块的问题，提高氢气和氧气的生成效率，减少能源损失和资源浪费。

附图说明

图1为本申请实施例提供的适用于清洁能源发电的氢储能系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的适用于清洁能源发电的氢储能系统中监测模块的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的实时监测流程图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种适用于清洁能源发电的氢储能系统，解决了现有技术中存在难以精准定位氢气在传输过程中的泄漏位置的问题，通过实时监测和记录缓冲罐中氢气和氧气存储情况，以准确了解氢气和氧气的已存储量，并据此计算出氢气和氧气传输损失值，实现了精准定位和减少氢气和氧气在传输过程中的损失。

本申请实施例中的技术方案为解决上述难以精准定位氢气在传输过程中的泄漏位置的问题，总体思路如下：

通过供源模块将清洁能源转化为电源，并实时记录电源转化情况。电解模块使用电源将水电解成氢气和氧气，并统计气体生成情况。储备模块对氢气和氧气进行存储预处理，并实时记录缓冲罐中气体存储情况。监测模块实时监测电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况，并分析出储能效率预测值。可视化模块将实时监测、预警结果和储能效率预测值可视化呈现给用户。电源转化情况包括输入电源存储量、输出电源总存储量和剩余电源存储量。根据电源转化情况计算清洁能源转化出的输入电源存储量，并进一步计算对应的清洁能源量。气体生成情况包括实时生成的氢气量和氧气量。通过深度学习学习实时生成的氢气量和氧气量，得出氢气生成量预测模型和氧气生成量预测模型。根据输出电源总存储量对应的原料投入总量，计算理论各气体总量。进一步，计算理论各气体生成指数和实际各气体生成指数，以及各气体生成指数损失值。缓冲罐中气体存储情况具体包括各气体已存储量，即氢气已存储量和氧气已存储量。同时，根据氢气已存储量和氧气已存储量，分析各气体传输损失值。最后实时监测电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况，并据此分析储能效率预测值，达到了精准定位和减少氢气和氧气在传输过程中的损失。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1所示，为本申请实施例提供的适用于清洁能源发电的氢储能系统的结构示意图，本申请实施例提供的适用于清洁能源发电的氢储能系统包括供源模块、电解模块、储备模块、监测模块和可视化模块，且供电模块通过线缆连接电解模块，电解模块通过输气管道连接储备模块，监测模块分别通过线缆连接供源模块、电解模块、储备模块和可视化模块：其中，供源模块用于获取清洁能源，将清洁能源转化为电源，并将电源输出给电解模块，实时记录电源转化情况；电解模块用于使用电源将水电解成氢气和氧气，统计电解出的氢气量和氧气量，并实时记录气体生成情况；储备模块用于将氢气和氧气进行存储预处理，将经过预处理后的氢气和氧气分别储备到对应的缓冲罐中，并实时记录缓冲罐中气体存储情况；监测模块用于对电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况分别进行实时监测和预警，并据此分析出储能指数预测值并提示；可视化模块用于将实时监测、预警结果和储能指数预测值可视化呈现给用户。

进一步的，电源转化情况包括由清洁能源转化的输入电源存储量E_电、输出电源总存储量E_输出和剩余电源存储量E_剩余；根据电源转化情况，计算出清洁能源转化出的输入电源存储量E_电，输入电源存储量E_电的计算公式为E_电＝(E_输出+E_剩余)×ln(1+γ₀)，其中，γ₀为电源存储过程中的损耗因子；根据输入电源存储量E_电计算出对应的清洁能源量E_清，清洁能源量E_清的计算公式为其中，η₁为清洁能源对应的转化率，α为预设的影响因子，E_损为清洁能源转化过程中的损耗量，γ₁为预设置的清洁能源转化损耗修正因子，e为自然常数。

在本实施例中，存储预处理包括分离、洗涤、脱氧和干燥，氢气和氧气步骤基本相同。计算出清洁能源量目的是为后续决策制定提供依据，同时提供后续的理论值获取依据。其中，输出电源总存储量指的是输出给电解模块使用的电源量，剩余电源存储量指的是电解模块供电需求满足后剩余的电源量，而输入电源存储量是由清洁能源转化得到的电源总量，在转化过程中存在能源的损耗该能源的损耗计入清洁能源转化过程中的损耗量中，此外不同的清洁能源对应得转化率也不同。

进一步的，气体生成情况具体包括实时生成的氢气量和氧气量，还包括根据实时生成的氢气量和氧气量分析出的实际各气体总量、实际各气体生成指数和各气体生成指数损失值，具体分析过程如下：获取实时生成的氢气量和氧气量；获取输出电源总存储量E_输出对应的原料投入总量V_投入，得出该原料投入总量V_投入能够生成的理论各气体总量，即理论氢气总量和理论氧气总量/>根据原料投入总量V_投入、理论氢气总量/>和理论氧气总量/>计算出理论各气体生成指数，即理论氢气生成指数/>和理论氧气生成指数具体的理论氢气生成指数/>计算公式为/>其中λ₁为设定的理论氢气生成指数修正因子；具体的理论氧气生成指数/>计算公式为其中λ₂为设定的理论氧气生成指数修正因子；统计根据原料投入总量能够得出的实际各气体总量，即实际氢气总量/>和实际氧气总量/>根据原料投入总量V_投入、实际氢气总量/>和实际氧气总量/>计算出实际各气体生成指数，即实际氢气生成指数/>和实际氧气生成指数/>具体的实际氢气生成指数/>计算公式为其中λ₃为设定的实际氢气生成指数修正因子；具体的实际氧气生成指数/>计算公式为/>其中λ₄为设定的实际氧气生成指数修正因子；根据理论氢气生成指数/>理论氧气生成指数/>实际氢气生成指数/>和实际氧气生成指数/>计算出各气体生成指数损失值，即氢气生成指数损失值/>和氧气生成指数损失值/>具体的氢气生成指数损失值/>计算公式为其中Δη_氢气为预设的理论氢气生成指数与实际氢气生成指数的允许偏差值，δ₁为氢气生成指数对应的修正因子；具体的氧气生成指数损失值/>计算公式为/>其中Δη_氧气为预设的理论氧气生成指数与实际氧气生成指数的允许偏差值，δ₂为氧气生成指数对应的修正因子。

在本实施例中，根据输出电源总存储量计算出理论气体生成指数和实际气体生成指数，便于先计算出该电解模块的电解效果，若电解效果较差低于一定标准时，亦可以设置提示，从而减少后续损失。

进一步的，缓冲罐中气体存储情况具体包括各气体已存储量，即氢气已存储量和氧气已存储量，还包括根据氢气已存储量和氧气已存储量分析出的各气体传输损失值；统计缓冲罐中的氢气已存储量和氧气已存储量/>获取根据原料投入总量得出的实际氢气总量/>和实际氧气总量/>根据氢气已存储量/>氧气已存储量/>实际氢气总量/>和实际氧气总量/>计算出各气体传输损失值，即氢气传输损失值/>和氧气传输损失值/>具体的氢气传输损失值/>计算公式为其中ΔV_氢气为预设的氢气传输过程中的损失允许偏差值，ρ₁为外界影响因素对于氢气总量的影响因子，δ₃为氢气传输损失值对应的修正因子；具体的氧气传输损失值/>计算公式为/>其中ΔV_氧气为预设的氧气传输过程中的损失允许偏差值，ρ₂为外界影响因素对氧气总量的影响因子，δ₄为氧气传输损失值对应的修正因子。

在本实施例中，在气体生成时计算气体生成指数损失值，在气体传输时计算气体传输损失值，从而分段计算损失值，便于找到损失超过标准的位置。

进一步的，如图2所示，为本申请实施例提供的适用于清洁能源发电的氢储能系统中监测模块的结构示意图，监测模块包括实时监测对比单元、实时预警单元、储能指数预测单元和储能指数提示单元；实时监测对比单元用于实时监测根据电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况得出的实际值；实时预警单元用于将实时监测对比单元得到的实际值与设置的允许值进行对比，并根据对比结果进行预警；储能指数预测单元用于根据实时监测对比单元得到的实际值，分析出储能指数预测值；储能指数提示单元用于对储能指数预测值与设置的允许范围值进行对比，将不符合允许范围值的储能指数预测值进行标记和提示。

进一步的，如图3所示，为本申请实施例提供的实时监测流程图，对电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况分别进行实时监测的具体过程为：获取根据电源转化情况得出的清洁能源量E_清，根据气体生成情况得出的氢气生成指数损失值和氧气生成指数损失值/>同时获取根据缓冲罐中气体存储情况得出的氢气传输损失值/>和氧气传输损失值/>根据清洁能源量E_清设置标准范围内的允许氢气生成指数损失值/>允许氧气生成指数损失值/>允许氢气传输损失值/>和允许氧气传输损失值/>实时监测由电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况得出的值，并将其于设置的标准范围内对应的允许值进行对比。

进一步的，对电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况分别进行预警具体指：将氢气生成指数损失值与允许氢气生成指数损失值/>之间的差值的值记为/>氧气生成指数损失值/>与允许氧气生成指数损失值/>之间的差值/>的值记为/>氢气传输损失值/>与允许氢气传输损失值/>之间的差值的值记为/>氧气传输损失值/>与允许氧气传输损失值/>之间的差值的值记为/>和/>的值正常状态下均大于零；当/>和其中之一小于一定阈值时，则表示该小于一定阈值的具体差值类型对应的位置有轻微泄露，此时发出初级预警，并提示出小于一定阈值的具体差值类型，一定阈值不等于零；当出现/>和/>的值其中之一小于零，则表示该小于零的具体差值类型对应的位置有严重泄露，此时发出高级警示，并提示出值小于零的具体差值类型，并根据差值类型提示出气体具体泄露位置。

在本实施例中，初级预警用于泄露不严重的情况，便于用户提前去检查维修，减少损失，高级警示用于严重泄露的情况，便于用于即时停止转化步骤，不同的警示等级使用户心中对于当前的气体泄露情况更清晰的掌握。

进一步的，监测模块还包括验证单元，验证单元用于获取实际氢气总量和实际氧气总量/>的比值θ₁，还获取缓冲罐中的氢气已存储量/>和氧气已存储量/>的比值θ₂，接着通过公式/>得出比值差Ψ，其中，/>为比值差的修正因子；设定标准阈值K₀、判断阈值K₁和判断阈值K₂，且K₁＜K₀＜K₂；当比值差小于标准阈值K₀则表示在传输过程中氢气泄露量比氧气泄露量少，且当小于判断阈值K₁时，将发出预警；当比值差大于标准阈值K₀则表示在传输过程中氢气泄露量比氧气泄露量多，且当大于判断阈值K₂时，将发出预警。

在本实施例中，用比值差来验证之前的损失判断是否正确，同时二者可同步对气体的损失进行提示，达到相辅相成判断损失值是否正常。比值差的判断方法便于得出时氢气还是氧气发生了泄露，分段计算损失值的判断方法便于得出是处理过程中的哪一段发生了泄露。

进一步的，储能指数预测值的具体分析过程为：获取根据电源转化情况得出的清洁能源量E_清，根据气体生成情况得出的氢气生成指数损失值和氧气生成指数损失值同时获取根据缓冲罐中气体存储情况得出的氢气传输损失值/>和氧气传输损失值的所有历史记录，通过储能指数η_指数计算公式得出储能指数，具体的储能指数η_指数计算公式为/>其中/>和/>分别为设置的气体生成指数损失值和气体传输损失值对应的权重因子，ζ为设置的储能指数的修正因子，对历史记录和历史储能指数进行学习，得出储能指数预测模型，通过储能指数预测模型得出储能指数预测值。

在本实施例中，设置储能指数预测值便于得知由清洁能源转化到氢气能源过程的效果。同时通过储能指数计算公式计算历史的个时间点的储能指数，用于后续学习储能指数预测模型使用。

进一步的，将实时监测、预警结果和储能指数预测值可视化呈现具体指将实时监测、预警结果和储能指数预测值结合在一张数据图中进行展示，同时为用户展示根据电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况得出的实际值和理论值。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：通过实时监测和记录缓冲罐中氢气和氧气存储情况，了解氢气和氧气的已存储量，并据此计算出氢气和氧气传输损失值，从而分段式的监测氢气和氧气的损失情况，进而实现了精准定位和减少氢气和氧气在传输过程中的损失。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的系统、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种适用于清洁能源发电的氢储能系统，其特征在于，包括供源模块、电解模块、储备模块、监测模块和可视化模块，且所述供电模块通过线缆连接电解模块，电解模块通过输气管道连接储备模块，监测模块分别通过线缆连接供源模块、电解模块、储备模块和可视化模块：

其中，所述供源模块用于获取清洁能源，将清洁能源转化为电源，并将电源输出给电解模块，实时记录电源转化情况；

所述电解模块用于使用电源将水电解成氢气和氧气，统计电解出的氢气量和氧气量，并实时记录气体生成情况；

所述储备模块用于将氢气和氧气进行存储预处理，将经过预处理后的氢气和氧气分别储备到对应的缓冲罐中，并实时记录缓冲罐中气体存储情况；

所述监测模块用于对电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况分别进行实时监测和预警，并据此分析出储能指数预测值并提示；

所述可视化模块用于将实时监测、预警结果和储能指数预测值可视化呈现给用户。

2.如权利要求1所述适用于清洁能源发电的氢储能系统，其特征在于：所述电源转化情况包括由清洁能源转化的输入电源存储量E_电、输出电源总存储量E_输出和剩余电源存储量E_剩余；

根据电源转化情况，计算出清洁能源转化出的输入电源存储量E_电，输入电源存储量E_电的计算公式为E_电＝(E_输出+E_剩余)×ln(1+γ₀)，其中，γ₀为电源存储过程中的损耗因子；

根据输入电源存储量E_电计算出对应的清洁能源量E_清，清洁能源量E_清的计算公式为其中，η₁为清洁能源对应的转化率，α为预设的影响因子，E_损为清洁能源转化过程中的损耗量，γ₁为预设置的清洁能源转化损耗修正因子，e为自然常数。

3.如权利要求2所述适用于清洁能源发电的氢储能系统，其特征在于，所述气体生成情况具体包括实时生成的氢气量和氧气量，还包括根据实时生成的氢气量和氧气量分析出的实际各气体总量、实际各气体生成指数和各气体生成指数损失值，具体分析过程如下：

获取实时生成的氢气量和氧气量；

获取输出电源总存储量E_输出对应的原料投入总量V_投入，得出该原料投入总量V_投入能够生成的理论各气体总量，即理论氢气总量和理论氧气总量/>

根据原料投入总量V_投入、理论氢气总量和理论氧气总量/>计算出理论各气体生成指数，即理论氢气生成指数/>和理论氧气生成指数/>

具体的理论氢气生成指数计算公式为/>其中λ₁为设定的理论氢气生成指数修正因子；

具体的理论氧气生成指数计算公式为/>其中λ₂为设定的理论氧气生成指数修正因子；

统计根据原料投入总量能够得出的实际各气体总量，即实际氢气总量和实际氧气总量/>

根据原料投入总量V_投入、实际氢气总量和实际氧气总量/>计算出实际各气体生成指数，即实际氢气生成指数/>和实际氧气生成指数/>

具体的实际氢气生成指数计算公式为/>其中λ₃为设定的实际氢气生成指数修正因子；

具体的实际氧气生成指数计算公式为/>其中λ₄为设定的实际氧气生成指数修正因子；

根据理论氢气生成指数理论氧气生成指数/>实际氢气生成指数/>和实际氧气生成指数/>计算出各气体生成指数损失值，即氢气生成指数损失值/>和氧气生成指数损失值/>

具体的氢气生成指数损失值计算公式为/>其中Δη_氢气为预设的理论氢气生成指数与实际氢气生成指数的允许偏差值，δ₁为氢气生成指数对应的修正因子；

具体的氧气生成指数损失值计算公式为/>其中Δη_氧气为预设的理论氧气生成指数与实际氧气生成指数的允许偏差值，δ₂为氧气生成指数对应的修正因子。

4.如权利要求3所述适用于清洁能源发电的氢储能系统，其特征在于：所述缓冲罐中气体存储情况具体包括各气体已存储量，即氢气已存储量和氧气已存储量，还包括根据氢气已存储量和氧气已存储量分析出的各气体传输损失值；

统计缓冲罐中的氢气已存储量和氧气已存储量/>

获取根据原料投入总量得出的实际氢气总量和实际氧气总量/>

根据氢气已存储量氧气已存储量/>实际氢气总量/>和实际氧气总量计算出各气体传输损失值，即氢气传输损失值/>和氧气传输损失值/>

具体的氢气传输损失值计算公式为/>其中ΔV_氢气为预设的氢气传输过程中的损失允许偏差值，ρ₁为外界影响因素对于氢气总量的影响因子，δ₃为氢气传输损失值对应的修正因子；

具体的氧气传输损失值计算公式为/>其中ΔV_氧气为预设的氧气传输过程中的损失允许偏差值，ρ₂为外界影响因素对氧气总量的影响因子，δ₄为氧气传输损失值对应的修正因子。

5.如权利要求4所述适用于清洁能源发电的氢储能系统，其特征在于：所述监测模块包括实时监测对比单元、实时预警单元、储能指数预测单元和储能指数提示单元；

所述实时监测对比单元用于实时监测根据电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况得出的实际值；

所述实时预警单元用于将实时监测对比单元得到的实际值与设置的允许值进行对比，并根据对比结果进行预警；

所述储能指数预测单元用于根据实时监测对比单元得到的实际值，分析出储能指数预测值；

所述储能指数提示单元用于对储能指数预测值与设置的允许范围值进行对比，将不符合允许范围值的储能指数预测值进行标记和提示。

6.如权利要求5所述适用于清洁能源发电的氢储能系统，其特征在于：所述对电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况分别进行实时监测的具体过程为：

获取根据电源转化情况得出的清洁能源量E_清，根据气体生成情况得出的氢气生成指数损失值和氧气生成指数损失值/>同时获取根据缓冲罐中气体存储情况得出的氢气传输损失值/>和氧气传输损失值/>

根据清洁能源量E_清设置标准范围内的允许氢气生成指数损失值允许氧气生成指数损失值/>允许氢气传输损失值/>和允许氧气传输损失值/>

实时监测由电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况得出的值，并将其于设置的标准范围内对应的允许值进行对比。

7.如权利要求6所述适用于清洁能源发电的氢储能系统，其特征在于，所述对电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况分别进行预警具体指：

将氢气生成指数损失值与允许氢气生成指数损失值/>之间的差值/>的值记为/>氧气生成指数损失值/>与允许氧气生成指数损失值/>之间的差值的值记为/>氢气传输损失值/>与允许氢气传输损失值/>之间的差值的值记为/>氧气传输损失值/>与允许氧气传输损失值/>之间的差值的值记为/>所述/>和/>的值正常状态下均大于零；

当和/>其中之一小于一定阈值时，则表示该小于一定阈值的具体差值类型对应的位置有轻微泄露，此时发出初级预警，并提示出小于一定阈值的具体差值类型，所述一定阈值不等于零；

当出现和/>的值其中之一小于零，则表示该小于零的具体差值类型对应的位置有严重泄露，此时发出高级警示，并提示出值小于零的具体差值类型，并根据差值类型提示出气体具体泄露位置。

8.如权利要求7所述适用于清洁能源发电的氢储能系统，其特征在于：所述监测模块还包括验证单元，所述验证单元用于获取实际氢气总量和实际氧气总量/>的比值θ₁，还获取缓冲罐中的氢气已存储量/>和氧气已存储量/>的比值θ₂，接着通过公式得出比值差Ψ，其中，/>为比值差的修正因子；

设定标准阈值K₀、判断阈值K₁和判断阈值K₂，且K₁＜K₀＜K₂；

当比值差小于标准阈值K₀则表示在传输过程中氢气泄露量比氧气泄露量少，且当小于判断阈值K₁时，将发出预警；

当比值差大于标准阈值K₀则表示在传输过程中氢气泄露量比氧气泄露量多，且当大于判断阈值K₂时，将发出预警。

9.如权利要求8所述适用于清洁能源发电的氢储能系统，其特征在于：所述储能指数预测值的具体分析过程为：

获取根据电源转化情况得出的清洁能源量E_清，根据气体生成情况得出的氢气生成指数损失值和氧气生成指数损失值/>同时获取根据缓冲罐中气体存储情况得出的氢气传输损失值/>和氧气传输损失值/>的所有历史记录，通过储能指数η_指数计算公式得出储能指数，具体的储能指数η_指数计算公式为其中/>和/>分别为设置的气体生成指数损失值和气体传输损失值对应的权重因子，ζ为设置的储能指数的修正因子，对历史记录和历史储能指数进行学习，得出储能指数预测模型，通过储能指数预测模型得出储能指数预测值。

10.如权利要求9所述适用于清洁能源发电的氢储能系统，其特征在于：所述将实时监测、预警结果和储能指数预测值可视化呈现具体指将实时监测、预警结果和储能指数预测值结合在一张数据图中进行展示，同时为用户展示根据电源转化情况、气体生成情况和缓冲罐中气体存储情况得出的实际值和理论值。