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龙图腾网获悉国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院;国家电网有限公司申请的专利一种基于Pso的光伏直流耦合制氢系统控制策略获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115798623B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211668518.3，技术领域涉及：G16C20/10；该发明授权一种基于Pso的光伏直流耦合制氢系统控制策略是由戈阳阳;李家珏;刘志力;袁铁江;张潇桐;苗帅;谢赐戬;孙广宇;马欣彤;姚红雨;谭捷;付尧设计研发完成，并于2022-12-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于Pso的光伏直流耦合制氢系统控制策略在说明书摘要公布了：本发明属于光伏直流耦合制氢系统控制领域，尤其涉及一种基于Pso的光伏直流耦合制氢系统控制策略。本发明包括：确定光伏制氢直接耦合系统结构，建立光伏阵列模型和PEM电解槽小室模型；分析光伏阵列和PEM电解槽阵列的工作特性，使光伏阵列以最大功率输出，使电解槽能跟踪光伏阵列的输出；确定光伏直流耦合制氢系统的控制目标，对电解槽小室的工作曲线进行分段线性化，构建目标函数，设定约束条件，建立光伏直流耦合制氢系统控制优化的数学模型；设置控制变量，基于粒子群优化算法优化目标函数值，得到光伏直流耦合制氢系统的最优控制策略。本发明通过粒子群优化算法使得光伏直流耦合制氢系统的能量转化率和产氢效率得到显著提高。

本发明授权一种基于Pso的光伏直流耦合制氢系统控制策略在权利要求书中公布了：1.一种基于Pso的光伏直流耦合制氢系统控制策略，其特征是：包括以下步骤： 步骤S1：确定光伏制氢直接耦合系统结构，建立光伏阵列模型和PEM电解槽小室模型，包括：步骤S11：确定光伏制氢直接耦合系统结构，包括光伏阵列和PEM电解槽阵列；步骤S12：建立光伏阵列的数学模型；由多个光伏电池组成的光伏阵列的模型如公式4所示： 其中，Ipv为光伏阵列的输出电流，Upv为光伏阵列的输出电压，Np和Ns分别为光伏阵列中组件并联数和串联数，Isc为电池的短路电流，Uoc为电池的开路电压，C1与C2为中间系数； 步骤S13：建立PEM电解槽小室的数学模型，PEM电解槽小室的总电压表达式如式5所示： Uel＝Urev+Uohm+Uact+Udiff5 其中,Uet为电解槽小室的总电压,Urev为可逆电压，Uohm为电阻产生的欧姆过电势，Uact为电化学反应产生的过电势，Udiff为传质扩散引起的扩散过电势；可逆电压由能斯特方程求得，如式6所示： 其中，分别为氢气和氧气的分压，为水活度，F为法拉第常数，R为气体常数，Tel为电解槽工作温度；欧姆过电势的表达式如公式7所示： 其中，δ为膜电极厚度，i为电流密度，α为膜的传导率； 活化过电势分为阳极和阴极极化过电势，其表达式如公式8所示： 其中，Uact,an为阳极极化过电势，Uact,cn为阴极极化过电势，ian为阳极交换电流密度，icn为阴极交换电流密度； 步骤S2：分析光伏阵列和PEM电解槽阵列的工作特性，使光伏阵列以最大功率输出，使电解槽能跟踪光伏阵列的输出；包括：步骤S21：通过最大功率点跟踪方法实时调整光伏阵列的工作点，使其始终工作在最大功率点附近；步骤S22：进行MPP曲线表达式的求解，光伏阵列的输出功率如下式： 上式中,Upv为光伏阵列的输出电压，Ipv为光伏阵列的输出电流，N和N分别为光伏阵列中组件并联数和串联数；Isc为电池的短路电流；当工作点位于最大功率点时，的表达式公式10所示： 上式中，Tpv为光伏电池工作温度，d为求微分符号，q为单位电荷，Upv为光伏阵列的输出电压，Np和Ns分别为光伏阵列中组件并联数和串联数，IO为中间变量，其计算公式如下：Io＝C1Isc11令光伏阵列输出的最大功率曲线如公式12所示： 上式中，Ump为电池的最大功率点处的电压； 步骤S23：由电解槽小室组成的PEM电解槽阵列的模型如公式13所示： 其中，np、ns分别为电解槽阵列中电解槽小室的并联数和串联数，Iel为流过单个电解槽的电流，Uel为电解槽小室工作电压，Ustack为电解槽阵列电压，Istack为电解槽阵列电流；串联电解槽小室个数与工作曲线的横向移动相关，并联电解槽小室个数与工作曲线的倾斜程度相关；进行调节时，先调节串联数使工作点趋近MPP，再调节并联数提高整体追踪精度使工作曲线与MPP曲线重合； 步骤S3：确定光伏直流耦合制氢系统的控制目标，对电解槽小室的工作曲线进行分段线性化，构建目标函数，设定约束条件，建立光伏直流耦合制氢系统控制优化的数学模型；包括：步骤S31：采用不等分法将电解槽小室的工作曲线拆分为若干子块，分别对每个子块内的曲线进行线性化处理，根据相关系数确定分段位置以便达到最优化，将各子块拟合出来的直线合成，组成分段函数；步骤S32：确定光伏直流耦合制氢系统的控制目标，构建目标函数，如公式14所示： f＝minw1absUpv-Ustack+absIpv-Istack-w2qH214 其中，w1，w2为系数，qH2为PEM电解槽阵列产氢速率,abs为求绝对值函数； 根据电化学原理，单个PEM电解槽的实际产氢速率如公式15所示： 其中，为单个电解槽的产氢速率，为氢气的摩尔体积，A为电解槽的活性面积，ηF为法拉第效率，f1、f2为法拉第效率相关参数，F为法拉第电磁常数； 对于由电解槽小室串并联组成的电解槽阵列，产氢速率如公式16所示： 上式中，np、ns分别为电解槽阵列中电解槽小室的并联数和串联数，VH2为氢气的摩尔体积，Iel为电解槽小室的工作电流； 步骤S33：设定曲线拟合相关性约束条件如公式17所示： 其中，i为电解槽阵列工作曲线子块划分的个数，为强相关性的下限值,为相关系数，分别为子块内拟合直线的残差平方和与均方误差，满足拟合强度的上下限约束,为残差平方和上限值,为均方误差上限值； 设定电解槽小室串并联个数的取整偏差约束条件如公式18所示： 其中，Δnp,i、Δns,i为电解槽小室串并联个数理论值与实际值之间的差值，为通过数学关系式求出的理论值，np,i、ns,i为实际值； 设定电解槽小室串并联个数的数量约束条件如公式19所示： 其中，np.max、ns.max为电解槽并联和串联个数的最大值； 设定PEM电解槽安全运行约束条件如公式20所示： 0.25Pelt≤Pelt≤1.1Pelt20 其中，Pelt为电解槽的额定功率； 设定PEM电解槽响应速度约束条件如公式21所示： 其中，ΔPelt为电解槽制氢功率的变化率，为电解槽制氢功率的下调和上调响应速度； 步骤S4：设置控制变量，基于粒子群优化算法优化目标函数值，得到光伏直流耦合制氢系统的最优控制策略。

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