本發(fā)明屬于能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊的多儲能裝置協(xié)調(diào)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

能源一直在人類的社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中扮演著重要的角色。目前，石油、煤炭和天然氣等不可再生的化石能源依然是人類社會賴以生存的主要能源。由于全球經(jīng)濟(jì)和人口數(shù)量在不斷地快速增長，世界對能源的需求也在日益增長。但是，由于這些化石能源的不可再生性，隨著人類的過度開采，不可再生的化石能源即將面臨枯竭。這使得能源危機(jī)問題日益突出。與此同時，大量使用化石燃料也對地球環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響。例如，大量化石燃料在使用后產(chǎn)生的物質(zhì)可造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，導(dǎo)致全球氣候變暖，破壞大自然生態(tài)平衡等。為了應(yīng)對能源危機(jī)以及減輕化石能源對環(huán)境的影響，人們不斷探索新能源的使用方法，如利用風(fēng)能、太陽能、潮汐能或者地?zé)崮艿染G色能源來彌補能源缺口，改善環(huán)境。

以化石能源集中式利用為特征的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展模式正在逐步發(fā)生變革，而以新能源技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的第三次工業(yè)革命正在興起。能源互聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為核心，以互聯(lián)網(wǎng)及其他前沿信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以分布式可再生能源為主要一次能源，與天然氣網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)等其他系統(tǒng)緊密耦合而形成的復(fù)雜多網(wǎng)流系統(tǒng)。作為第三次工業(yè)革命的核心技術(shù)，能源互聯(lián)網(wǎng)力圖推動分布式可再生能源的大規(guī)模利用與分享，最終實現(xiàn)改變能源利用模式，推動經(jīng)濟(jì)與社會可持續(xù)發(fā)展的目的。能源行業(yè)變革的最終目標(biāo)是建立更加高效、安全與可持續(xù)的能源利用模式，從而解決能源利用這一人類社會面臨的重大難題。

作為能源互聯(lián)網(wǎng)大系統(tǒng)下的基礎(chǔ)單元，微網(wǎng)系統(tǒng)受到廣泛關(guān)注，它由分布式能源(如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能裝置等)以及負(fù)荷等部分組成，具備并網(wǎng)、孤島兩種運行模式，成為分布式發(fā)電高效管理與利用的一種新型方案。利用能量協(xié)調(diào)優(yōu)化與管理技術(shù)，微網(wǎng)能夠為可再生能源的規(guī)模化接入提供有效的技術(shù)手段，可以實現(xiàn)綜合能源的高效利用以及系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。用以及系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

微網(wǎng)運行過程中，控制是微網(wǎng)能夠正常穩(wěn)定運行的核心問題與關(guān)鍵技術(shù)，正確的控制策略能使微網(wǎng)運行在最優(yōu)狀態(tài)，既能穩(wěn)定可靠地供給負(fù)荷，又能降低損耗節(jié)省能源的消耗。當(dāng)微網(wǎng)的運行方式發(fā)生變化時，即系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷或者系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有所改變，為了保證微網(wǎng)能夠保持對在線負(fù)荷的穩(wěn)定供電，此時必須對微網(wǎng)內(nèi)的微源和開關(guān)進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，才能滿足負(fù)荷的電力需求。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障或者電能質(zhì)量不能達(dá)到要求時，也需要有相應(yīng)的控制策略來實現(xiàn)微網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)運行或者孤島運行之間的切換。

分布于用戶側(cè)附近的分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)和清潔可再生能源供能技術(shù)逐步成為全球能源領(lǐng)域的研究熱點，更是微網(wǎng)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行的另一核心技術(shù)。風(fēng)力、太陽能等受自然條件影響，其輸出功率具有間歇性、隨機(jī)性等特點，這類可再生能源規(guī)?；⒕W(wǎng)給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。很多情況下，負(fù)荷側(cè)的需求與分布式清潔可再生能源的能源供應(yīng)難以匹配，帶來了大規(guī)模棄風(fēng)、棄電等能源浪費的現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供基于風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊的多儲能裝置協(xié)調(diào)系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

基于風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊的多儲能裝置協(xié)調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊、生物質(zhì)氣化裝置、燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、吸收式制冷機(jī)、吸收式熱泵、壓縮式制冷機(jī)、壓縮式熱泵、儲熱裝置、儲冷裝置、發(fā)電機(jī)組、交流母線、并網(wǎng)控制開關(guān)、交流變換器、其他氫氣利用裝置和管道電磁閥組；

所述管道電磁閥組包括第1管道電磁閥、第2管道電磁閥和第3管道電磁閥；

所述風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊，包括：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏電池陣列、光電催化制氫裝置、真空集熱器、整流器、逆變器、直流母線、PEM燃料電池、貯氣罐、雙向流控制器、儲氫裝置、光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器和儲氫輸出電磁閥；

所述控制模塊包括：ARM處理器、風(fēng)光條件檢測器、電功率檢測器、冷/熱功率檢測器、輸入功率檢測器、繼電器組、鍵盤輸入模塊和顯示屏；

所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出端通過整流器連接直流母線第1輸入端，光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器第1輸出端連接光伏電池陣列輸入端，光伏電池陣列輸出端連接直流母線第2輸入端，直流母線輸出端通過逆變器連接交流母線第1輸入端，光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器第2輸出端連接光電催化制氫裝置輸入端，光電催化制氫裝置連接貯氣罐，貯氣罐連接多向流控制器輸入端，雙向流控制器輸出端分別連接儲氫裝置輸入端和氫氣輸出管道，氫氣輸出管道連接其他氫氣利用裝置；儲氫裝置輸出端連接儲氫輸出電磁閥，儲氫輸出電磁閥連接燃料電池，燃料電池分別連接生物質(zhì)氣化裝置輸入口和直流母線第3輸入端。

所述生物質(zhì)氣化裝置出氣口連接連接燃?xì)廨啓C(jī)第1燃料進(jìn)氣口，第1管道電磁閥出氣口鏈接燃?xì)廨啓C(jī)第2燃料進(jìn)氣口，燃?xì)廨啓C(jī)出氣口連接余熱鍋爐進(jìn)氣口，燃?xì)廨啓C(jī)通過芯軸與發(fā)電機(jī)組相連，發(fā)電機(jī)組連接交流變換器輸入端，交流變換器輸出端連接交流母線輸入端；余熱鍋爐的蒸汽出口連接儲熱裝置、吸收式制冷機(jī)蒸汽入口和吸收式熱泵的蒸汽入口，儲熱裝置出口通過第2管道電磁閥連接熱負(fù)荷，吸收式制冷機(jī)輸出端連接儲冷裝置入口，儲冷裝置出口通過第3管道電磁閥連接冷負(fù)荷，交流母線通過并網(wǎng)控制開關(guān)連接市電網(wǎng)絡(luò)，交流母線輸出端連接電負(fù)荷；交流母線輸出端分別連接壓縮式熱泵、壓縮式制冷機(jī)、吸收式制冷機(jī)和吸收式熱泵，壓縮式制冷機(jī)和吸收式制冷機(jī)輸出端均連接冷負(fù)荷，壓縮式熱泵和吸收式熱泵輸出端均連接熱負(fù)荷；

所述風(fēng)光條件監(jiān)測器連接ARM處理器第1輸入端，儲氫裝置連接ARM處理器第2輸入端，儲熱裝置連接ARM處理器第3輸入端，儲冷裝置連接ARM處理器第4輸入端，電功率檢測器輸入端連接電負(fù)荷，電功率檢測器輸出端連接ARM處理器第5輸入端，冷/熱功率檢測器輸入端分別連接冷負(fù)荷和熱負(fù)荷，冷/熱功率檢測器輸出端連接ARM處理器第6輸入端，輸入功率檢測器輸入端連接生物質(zhì)氣化裝置，輸入功率檢測器輸出端連接ARM處理器第7輸入端，鍵盤輸入模塊連接ARM處理器第8輸入端，繼電器組一端連接ARM處理器的第1輸出端，繼電器組另一端分別連接并網(wǎng)控制開關(guān)、壓縮式制冷機(jī)、壓縮式熱泵和管道電磁閥組，光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器和儲氫輸出電磁閥分別連接ARM處理器的第2輸出端和第3輸出端；顯示屏連接ARM處理器的第4輸出端。

采用基于風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊的多儲能裝置協(xié)調(diào)系統(tǒng)的基于風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊的多儲能裝置協(xié)調(diào)方法，包括如下步驟：

步驟1：向風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊輸入風(fēng)能和太陽能，向生物質(zhì)氣化裝置輸入固定功率的生物質(zhì)能，向第1電磁閥入口輸入化石燃料，ARM處理器啟動定時器T0；

步驟2：輸入功率檢測器實時檢測生物質(zhì)能輸入功率并發(fā)送給ARM處理器存儲；

步驟3：風(fēng)光條件檢測器分別采集當(dāng)?shù)仫L(fēng)速ω和當(dāng)?shù)毓鈴姦尾l(fā)送給ARM處理器；

步驟4：ARM處理器根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)速ω和當(dāng)?shù)毓鈴姦斡嬎泔L(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電功率和光伏電池陣列發(fā)電功率

步驟5：電功率檢測器實時檢測電負(fù)荷耗電功率冷/熱功率檢測器實時檢測熱負(fù)荷功率和冷負(fù)荷功率

步驟6：ARM處理器計算功率的匹配功率P_need，并計算實時輸出輸入功率比γ_real-time：

步驟6-1：計算輸出側(cè)輸出功率的匹配功率P_need：

其中，λ_e、λ_h、λ_c分別為電、熱、冷輸出對應(yīng)的當(dāng)量因子，u_e、u_h、u_c分別為電、熱、冷輸出對應(yīng)的差分因子，當(dāng)量因子與差分因子的值由微網(wǎng)系統(tǒng)中各能量轉(zhuǎn)換裝置的工作模式和效率決定；

步驟6-2：計算輸入側(cè)輸入功率

步驟6-3：計算實時輸出輸入關(guān)系參數(shù)比γ_real-time：

步驟7：ARM處理器分別獲取儲冷裝置當(dāng)前儲量儲熱裝置當(dāng)前儲量儲氫裝置的n組溫度和壓強；

步驟8：ARM處理器計算儲氫裝置預(yù)測發(fā)電量

步驟8-1：ARM處理器利用儲氫裝置的n組溫度和壓強數(shù)據(jù)，計算溫度陣列和壓強陣列

步驟8-2：ARM處理器計算儲氫裝置的工作溫度和工作壓力

步驟8-3：計算儲氫裝置中氫氣濃度本實施方式中，具體的氣體狀態(tài)方程模型為：

式中，a、b、c為氣體狀態(tài)方程模型的參數(shù)，為儲氫裝置中氫氣的濃度。

步驟8-4：并計算當(dāng)前儲氫裝置通過燃料電池預(yù)測發(fā)電量

其中，η_fuelcell為燃料電池轉(zhuǎn)化效率，為儲氫裝置的預(yù)設(shè)容量；為氫氣在儲氫裝置下對應(yīng)的低焓值，由于在儲氫裝置中氫氣存在相變過程，根據(jù)Van't Hoff方程得到：

其中，氫平衡分解壓，根據(jù)所得數(shù)據(jù)在儲氫合金與氫氣的相平衡圖中可查的；ΔS^o值主要是氣體氫熵的損失。

步驟9：ARM處理器將系統(tǒng)運行狀態(tài)指標(biāo)發(fā)送到顯示屏顯示；

步驟10：ARM處理器根據(jù)實時輸入輸出關(guān)系參數(shù)比γ_real-time、儲熱裝置、儲冷裝置和儲氫裝置的儲存情況，通過控制繼電器組、光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器和儲氫輸出電磁閥進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整：

步驟10-1：ARM處理器根據(jù)實時輸出輸入關(guān)系參數(shù)比γ_real-time所在區(qū)間，通過控制并網(wǎng)控制開關(guān)和管道電磁閥，實現(xiàn)控制風(fēng)能、太陽能、石化燃料和市電網(wǎng)絡(luò)的輸入和利用；

步驟10-2：判斷儲氫裝置預(yù)測發(fā)電量是否低于儲氫裝置發(fā)電量下限，是，執(zhí)行步驟10-3；否則，執(zhí)行步驟10-4；

步驟10-3：ARM處理器增大管道電磁閥開度，增加燃?xì)廨啓C(jī)中輸入的石化燃料，同時，ARM處理器控制光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器由光伏電池陣列工作轉(zhuǎn)化為光電催化制氫裝置工作，為儲氫裝置提供氫氣，執(zhí)行步驟10-5；

步驟10-4：ARM處理器控制光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器選擇光伏電池陣列工作，執(zhí)行步驟10-7；

步驟10-5：判斷儲氫裝置預(yù)測發(fā)電量是否高于儲氫裝置發(fā)電量上限，是，執(zhí)行步驟10-6；否則，執(zhí)行步驟10-7；

步驟10-6：ARM處理器減小管道電磁閥開度；

步驟10-7：ARM處理器分別判斷儲冷裝置當(dāng)前儲量或儲熱裝置當(dāng)前儲量是否低于儲冷裝置或儲熱裝置儲能下限值，是，執(zhí)行步驟10-8；否則，執(zhí)行步驟11；

步驟10-8：ARM處理器打開儲氫輸出電磁閥，向燃料電池以一定流速釋放氫氣，燃料電池開始工作，為電負(fù)荷和生物質(zhì)氣化裝置供能；

步驟10-9：ARM處理器啟動定時器T1記錄燃料電池工作時間；計時器定時起點為t₀，當(dāng)計時器達(dá)到t₀+60S時，將60S分為10個時間節(jié)點t₁至t₁₀，并以，計算儲氫裝置參考臨界消耗速率Γ：

并判斷Γ與消耗速率閾值Γ_b的關(guān)系：(1)若?！堞?sub>b，定時器T1重置為t₀；

(2)若Γ＞Γ_b，定時器T1清零，執(zhí)行步驟10-10。

步驟10-10：閉合并網(wǎng)控制開關(guān)，關(guān)閉氫氣輸出電磁閥，燃料電池停止工作。

步驟11：并實時判斷定時器T0的計時狀態(tài)，如果定時器T0的計時值未達(dá)到定時器定時周期T_check，執(zhí)行步驟13；否則，判執(zhí)行步驟12。

步驟12：判斷儲熱裝置和儲冷裝置儲能狀態(tài)：

如果ARM處理器控制第2電磁閥關(guān)閉，壓縮式制冷機(jī)開關(guān)閉合，為冷負(fù)荷增加供冷；如果ARM處理器控制第3電磁閥關(guān)閉，控制壓縮式熱泵開關(guān)閉合，為熱負(fù)荷增加供熱；其中，為儲熱裝置儲能上限值，為儲冷裝置儲能上限值；如果執(zhí)行步驟13。

步驟13：檢測是否有鍵盤輸入指令，有，優(yōu)先執(zhí)行鍵盤輸入指令，無，執(zhí)行步驟14。

步驟14：反復(fù)執(zhí)行步驟3到步驟13。

有益效果：一種基于風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊的多儲能裝置協(xié)調(diào)系統(tǒng)及方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)勢：

(1)適用范圍廣，可以根據(jù)不同的冷熱需求，提供靈活多樣的供冷供熱方式；

(2)供熱源有吸收式熱泵、壓縮式熱泵、儲熱裝置、太陽能真空集熱管、PEM燃料電池五種，供冷源有吸收式制冷機(jī)、壓縮式制冷機(jī)、儲冷裝置等三種，冷熱量輸出側(cè)具備極大調(diào)整區(qū)間，能適應(yīng)各種復(fù)雜的冷熱需求狀況；

(3)既能保證能量按“梯級利用，溫度對口”的原則利用，又能使冷熱電系統(tǒng)的冷量、熱量和電量分配的更合理，使系統(tǒng)保持較高的效率和靈活性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實施方式的基于風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊的多儲能裝置協(xié)調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種實施方式的風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種實施方式的控制模塊結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系示意圖；

圖4為本發(fā)明一種實施方式的基于風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊的多儲能裝置協(xié)調(diào)方法流程圖

圖5為本發(fā)明一種實施方式的ARM處理器根據(jù)實時輸入輸出關(guān)系參數(shù)比、儲熱裝置、儲冷裝置和儲氫裝置的儲存情況進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整的方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種實施方式作詳細(xì)說明。

如圖1所述，一種基于風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊的多儲能裝置協(xié)調(diào)系統(tǒng)，包括：

風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊、生物質(zhì)氣化裝置、燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、吸收式制冷機(jī)、吸收式熱泵、壓縮式制冷機(jī)、壓縮式熱泵、儲熱裝置、儲冷裝置、發(fā)電機(jī)組、交流母線、并網(wǎng)控制開關(guān)、交流變換器、其他氫氣利用裝置和管道電磁閥組；

所述管道電磁閥組包括第1管道電磁閥、第2管道電磁閥和第3管道電磁閥；

如圖2所述，所述風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊，包括：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏電池陣列、光電催化制氫裝置、真空集熱器、整流器、逆變器、直流母線、PEM燃料電池、貯氣罐、雙向流控制器、儲氫裝置、光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器和儲氫輸出電磁閥；

如圖3所示，所述控制模塊包括：ARM處理器、風(fēng)光條件檢測器、電功率檢測器、冷/熱功率檢測器、輸入功率檢測器、繼電器組、鍵盤輸入模塊和顯示屏；

系統(tǒng)中核心部件的型號如下：燃?xì)廨啓C(jī)型號為Capstone公司200kW的C200型燃?xì)廨啓C(jī)組，壓縮式制冷機(jī)采用遠(yuǎn)大公司BS150溴化鋰制冷機(jī)組，壓縮式熱泵采用遠(yuǎn)大公司溴化鋰熱水機(jī)組，儲氫裝置為TAE/EVO-121型號氫氣高壓儲罐，儲熱裝置為CHCR6型號蒸汽蓄熱器，

儲冷裝置為盤管式蓄冰裝置，ARM處理器的型號是AT91RM9200。

所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出端通過整流器連接直流母線第1輸入端，光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器第1輸出端連接光伏電池陣列輸入端，光伏電池陣列輸出端連接直流母線第2輸入端，直流母線輸出端通過逆變器連接交流母線第1輸入端，光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器第2輸出端連接光電催化制氫裝置輸入端，光電催化制氫裝置連接貯氣罐，貯氣罐連接多向流控制器輸入端，雙向流控制器輸出端分別連接儲氫裝置輸入端和氫氣輸出管道，氫氣輸出管道連接其他氫氣利用裝置；儲氫裝置輸出端連接儲氫輸出電磁閥，儲氫輸出電磁閥連接燃料電池，燃料電池分別連接生物質(zhì)氣化裝置輸入口和直流母線第3輸入端。

所述生物質(zhì)氣化裝置出氣口連接連接燃?xì)廨啓C(jī)第1燃料進(jìn)氣口，第1管道電磁閥出氣口鏈接燃?xì)廨啓C(jī)第2燃料進(jìn)氣口，燃?xì)廨啓C(jī)出氣口連接余熱鍋爐進(jìn)氣口，燃?xì)廨啓C(jī)通過芯軸與發(fā)電機(jī)組相連，發(fā)電機(jī)組連接交流變換器輸入端，交流變換器輸出端連接交流母線輸入端；余熱鍋爐的蒸汽出口連接儲熱裝置、吸收式制冷機(jī)蒸汽入口和吸收式熱泵的蒸汽入口，儲熱裝置出口通過第2管道電磁閥連接熱負(fù)荷，吸收式制冷機(jī)輸出端連接儲冷裝置入口，儲冷裝置出口通過第3管道電磁閥連接冷負(fù)荷，交流母線通過并網(wǎng)控制開關(guān)連接市電網(wǎng)絡(luò)，交流母線輸出端連接電負(fù)荷；交流母線輸出端分別連接壓縮式熱泵、壓縮式制冷機(jī)、吸收式制冷機(jī)和吸收式熱泵，壓縮式制冷機(jī)和吸收式制冷機(jī)輸出端均連接冷負(fù)荷，壓縮式熱泵和吸收式熱泵輸出端均連接熱負(fù)荷；

所述風(fēng)光條件監(jiān)測器連接ARM處理器第1輸入端，儲氫裝置連接ARM處理器第2輸入端，儲熱裝置連接ARM處理器第3輸入端，儲冷裝置連接ARM處理器第4輸入端，電功率檢測器輸入端連接電負(fù)荷，電功率檢測器輸出端連接ARM處理器第5輸入端，冷/熱功率檢測器輸入端分別連接冷負(fù)荷和熱負(fù)荷，冷/熱功率檢測器輸出端連接ARM處理器第6輸入端，輸入功率檢測器輸入端連接生物質(zhì)氣化裝置，輸入功率檢測器輸出端連接ARM處理器第7輸入端，鍵盤輸入模塊連接ARM處理器第8輸入端，繼電器組一端連接ARM處理器的第1輸出端，繼電器組另一端分別連接并網(wǎng)控制開關(guān)、壓縮式制冷機(jī)、壓縮式熱泵和管道電磁閥組，光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器和儲氫輸出電磁閥分別連接ARM處理器的第2輸出端和第3輸出端；顯示屏連接ARM處理器的第4輸出端。

如圖4所示，采用基于風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊的多儲能裝置協(xié)調(diào)系統(tǒng)的基于風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊的多儲能裝置協(xié)調(diào)方法，包括如下步驟：

步驟1：向風(fēng)光-電熱氣轉(zhuǎn)換模塊輸入風(fēng)能和太陽能，向生物質(zhì)氣化裝置輸入固定功率的生物質(zhì)能，向第1電磁閥入口輸入化石燃料，ARM處理器啟動定時器T0；

步驟2：輸入功率檢測器實時檢測生物質(zhì)能輸入功率并發(fā)送給ARM處理器存儲；

步驟3：風(fēng)光條件檢測器分別采集當(dāng)?shù)仫L(fēng)速ω和當(dāng)?shù)毓鈴姦尾l(fā)送給ARM處理器；

步驟4：ARM處理器根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)速ω和當(dāng)?shù)毓鈴姦斡嬎泔L(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電功率和光伏電池陣列發(fā)電功率

步驟5：電功率檢測器實時檢測電負(fù)荷耗電功率冷/熱功率檢測器實時檢測熱負(fù)荷功率和冷負(fù)荷功率

步驟6：ARM處理器計算功率的匹配功率P_need，并計算實時輸出輸入功率比γ_real-time：

步驟6-1：計算輸出側(cè)輸出功率的匹配功率P_need：

其中，λ_e、λ_h、λ_c分別為電、熱、冷輸出對應(yīng)的當(dāng)量因子，u_e、u_h、u_c分別為電、熱、冷輸出對應(yīng)的差分因子，當(dāng)量因子與差分因子的值由微網(wǎng)系統(tǒng)中各能量轉(zhuǎn)換裝置的工作模式和效率決定；

步驟6-2：計算輸入側(cè)輸入功率

步驟6-3：計算實時輸出輸入關(guān)系參數(shù)比γ_real-time：

本實施方式中，t'時刻，輸出側(cè)輸出功率的匹配功率和輸入側(cè)輸入功率分別為：

實時輸出輸入關(guān)系參數(shù)比

步驟7：ARM處理器分別獲取儲冷裝置當(dāng)前儲量儲熱裝置當(dāng)前儲量儲氫裝置的n組溫度和壓強；

本實施方式中，t'時刻，儲冷裝置當(dāng)前儲量儲熱裝置當(dāng)前儲量

步驟8：ARM處理器計算儲氫裝置預(yù)測發(fā)電量

步驟8-1：ARM處理器利用儲氫裝置的n組溫度和壓強數(shù)據(jù)，計算溫度陣列和壓強陣列

步驟8-2：ARM處理器計算儲氫裝置的工作溫度和工作壓力

步驟8-3：計算儲氫裝置中氫氣濃度本實施方式中，具體的氣體狀態(tài)方程模型為：

式中，a、b、c為氣體狀態(tài)方程模型的參數(shù)，a＝0.02452Pa·m⁶/mol²，b＝0.0000265m³/mol，c＝8.9113×10^-14m³/(Pa·mol)，為儲氫裝置中氫氣的濃度。

步驟8-4：并計算當(dāng)前儲氫裝置通過燃料電池預(yù)測發(fā)電量

其中，η_fuelcell為燃料電池轉(zhuǎn)化效率，η_fuelcell取值為53％，為儲氫裝置的預(yù)設(shè)容量；為氫氣在儲氫裝置下對應(yīng)的低焓值，由于在儲氫裝置中氫氣存在相變過程，根據(jù)Van't Hoff方程得到：

其中，氫平衡分解壓，根據(jù)所得數(shù)據(jù)在儲氫合金與氫氣的相平衡圖中可查的；ΔS^o值主要是氣體氫熵的損失，在常溫時，ΔS^o的值均近似為130.5J/(mol·K)。

本實施方式中，t'時刻，儲氫裝置的預(yù)測發(fā)電量

步驟9：ARM處理器將系統(tǒng)運行狀態(tài)指標(biāo)發(fā)送到顯示屏顯示；

步驟10：如圖5所示，ARM處理器根據(jù)實時輸入輸出關(guān)系參數(shù)比γ_real-time、儲熱裝置、儲冷裝置和儲氫裝置的儲存情況，通過控制繼電器組、光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器和儲氫輸出電磁閥進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整：

步驟10-1：ARM處理器判斷實時輸出輸入關(guān)系參數(shù)比γ_real-time所在區(qū)間：

(1)若γ_real-time∈(0,0.96)，ARM處理器分別閉合并網(wǎng)控制開關(guān)和關(guān)閉第1管道電磁閥，風(fēng)能與太陽能轉(zhuǎn)化為電輸出，為電負(fù)荷和市電網(wǎng)絡(luò)供電；

(2)若γ_real-time∈[0.96,1.07)，ARM處理器關(guān)閉第1管道電磁閥并斷開并網(wǎng)控制開關(guān)，風(fēng)能與太陽能轉(zhuǎn)化為電輸出，為電負(fù)荷供電；

(3)若γ_real-time∈[1.07,1.22)，ARM處理器閉合并網(wǎng)控制開關(guān)，風(fēng)能與太陽能轉(zhuǎn)化交流電為市電負(fù)荷供電；

(4)若γ_real-time∈[1.22,∞)，ARM處理器斷開并網(wǎng)控制開關(guān)，風(fēng)能與太陽能轉(zhuǎn)化為交流電，同時，增大第1管道電磁閥開度，增加燃?xì)廨啓C(jī)中石化燃料的輸入；

本實施方式中，t'時刻，γ_real-time∈[0.96,1.07)，因此，ARM處理器關(guān)閉第1管道電磁閥，并斷開并網(wǎng)控制開關(guān)。

步驟10-2：判斷儲氫裝置預(yù)測發(fā)電量是否低于儲氫裝置發(fā)電量下限，是，執(zhí)行步驟10-3；否則，執(zhí)行步驟10-4；

本實施方式中，儲氫裝置發(fā)電量下限為t'時刻，儲氫裝置預(yù)測發(fā)電量不低于儲氫裝置發(fā)電量下限，于是直接執(zhí)行步驟10-4；

步驟10-3：ARM處理器增大第1管道電磁閥開度，增加燃?xì)廨啓C(jī)中輸入的石化燃料，同時，ARM處理器控制光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器由光伏電池陣列工作轉(zhuǎn)化為光電催化制氫裝置工作，為儲氫裝置提供氫氣，執(zhí)行步驟10-5；

步驟10-4：ARM處理器控制光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器選擇光伏電池陣列工作，執(zhí)行步驟10-7；

步驟10-5：判斷儲氫裝置預(yù)測發(fā)電量是否高于儲氫裝置發(fā)電量上限，是，執(zhí)行步驟10-6；否則，執(zhí)行步驟10-7；

本實施方式中，儲氫裝置發(fā)電量上限為t'時刻，執(zhí)行步驟10-7。

步驟10-6：ARM處理器減小第1管道電磁閥開度；

步驟10-7：ARM處理器分別判斷儲冷裝置當(dāng)前儲量或儲熱裝置當(dāng)前儲量是否低于儲冷裝置或儲熱裝置儲能下限值，是，執(zhí)行步驟10-8；否則，執(zhí)行步驟11；

本實施方式中，儲冷裝置儲能下限值儲熱裝置儲能下限值t'時刻，儲熱裝置當(dāng)前儲量低于儲熱裝置儲能下限值，執(zhí)行步驟10-9。

步驟10-8：ARM處理器打開儲氫輸出電磁閥，向燃料電池以一定流速釋放氫氣，燃料電池開始工作，為電負(fù)荷和生物質(zhì)氣化裝置供能；

步驟10-9：ARM處理器啟動定時器T1記錄燃料電池工作時間；計時器定時起點為t₀，當(dāng)計時器達(dá)到t₀+60S時，將60S分為10個時間節(jié)點t₁至t₁₀，并以，計算儲氫裝置參考臨界消耗速率Γ：

并判斷Γ與消耗速率閾值Γ_b的關(guān)系：(1)若?！堞?sub>b，定時器T1重置為t₀；

(3)若Γ＞Γ_b，定時器T1清零，執(zhí)行10-10。

本實施方式中，消耗速率閾值Γ_b＝50KW，t₀+60S時間段內(nèi)，Γ＝32KW，Γ≤Γ_b，定時器T1重置為t₀。

步驟10-10：閉合并網(wǎng)控制開關(guān)，關(guān)閉氫氣輸出電磁閥，燃料電池停止工作。

步驟11：并實時判斷定時器T0的計時狀態(tài)，如果定時器T0的計時值未達(dá)到定時器定時周期T_check，執(zhí)行步驟13；否則，判執(zhí)行步驟12；其中，T_check＝1h。

步驟12：判斷儲熱裝置和儲冷裝置儲能狀態(tài)：

如果ARM處理器控制第2管道電磁閥關(guān)閉，控制壓縮式制冷機(jī)開關(guān)閉合，為冷負(fù)荷增加供冷；如果ARM處理器控制第3管道電磁閥關(guān)閉，控制壓縮式熱泵開關(guān)閉合，為熱負(fù)荷增加供熱。

如果執(zhí)行步驟13。

本實施方式中，儲熱裝置儲能上限值和儲冷裝置儲能上限值均為0.5～0.6，t'時刻，ARM處理器控制第2管道電磁閥關(guān)閉，控制壓縮式制冷機(jī)開關(guān)閉合，為冷負(fù)荷增加供冷；

步驟13：檢測是否有鍵盤輸入指令，有，優(yōu)先執(zhí)行鍵盤輸入指令，無，執(zhí)行步驟14。

步驟14：反復(fù)執(zhí)行步驟3到步驟13；

本實施方式中，t”時刻，系統(tǒng)工作狀態(tài)如下：

輸出側(cè)輸出功率的匹配功率和輸入側(cè)輸入功率分別為：

實時輸出輸入關(guān)系參數(shù)比

由于γ_real-time∈[1.22,∞)，ARM處理器打開第1管道電磁閥，并斷開并網(wǎng)控制開關(guān)。

計算儲氫裝置的預(yù)測發(fā)電量：儲氫裝置預(yù)測發(fā)電量不低于儲氫裝置發(fā)電量下限。無需對儲氫裝置進(jìn)行儲能補充。光能轉(zhuǎn)化方式選擇繼電器選擇光伏電池陣列工作。

儲冷裝置當(dāng)前儲量儲熱裝置當(dāng)前儲量儲冷裝置或儲熱裝置儲能下限值分別為儲熱裝置與儲冷當(dāng)前儲量均低于儲能下限值，ARM處理器打開儲氫輸出電磁閥，燃料電池工作。

t₀+60S時間段內(nèi)，Γ＝114KW，Γ＞Γ_b；儲氫裝置的氫氣消耗速率大于臨界速率，關(guān)閉氫氣輸出電磁閥，燃料電池停止工作。

判斷定時器T0的計時狀態(tài)，定時器T0的計時值達(dá)到定時器定時周期T_check，此時，儲熱裝置和儲冷裝置儲能狀態(tài)為：ARM處理器控制第2電磁閥、第3電磁閥關(guān)閉，壓縮式熱泵與壓縮式制冷機(jī)的開關(guān)閉合，對儲熱裝置與儲冷裝置進(jìn)行儲能。