一种液氢超导共融储能半实物仿真系统

1.一种液氢超导共融储能半实物仿真系统，其特征在于，包括：液氢超导共融储能实物系统、实时仿真机和上位机；所述液氢超导共融储能实物系统包括：燃料电池装置、电解水制氢装置和液氢冷却超导磁储能装置；所述实时仿真机分别与所述液氢超导共融储能实物系统和所述上位机相连接；所述燃料电池装置，用于在电力需求高峰时，通过电化学反应将氢气转化为电能，为电力系统提供电力供应；所述电解水制氢装置，用于在电力需求低谷时，通过电解水反应生成氢气，将电力系统富余的电能转化为化学能储存在氢气中；所述液氢冷却超导磁储能装置，用于进行液氢储能和超导磁储能，根据液氢的低温特性对超导磁体进行冷却，进而根据液氢和冷却后的超导磁体对电能进行存储或释放；所述实时仿真机，用于进行可再生能源发电系统的仿真，并获取所述液氢超导共融储能实物系统的运行参数，根据所述运行参数和仿真可再生能源发电系统的运行情况生成所述液氢超导共融储能实物系统的控制信号；所述上位机，用于对所述实时仿真机和所述液氢冷却超导磁储能实物装置的运行情况进行监控和管理。 2.如权利要求1所述的液氢超导共融储能半实物仿真系统，其特征在于，所述液氢超导共融储能实物系统，还包括：双向可控直流电源、液氢储罐以及可控循环泵；所述双向可控直流电源分别与所述实时仿真机和所述液氢冷却超导磁储能装置相连接；所述液氢储罐通过所述可控循环泵与所述液氢冷却超导磁储能装置相连接；所述可控循环泵还与所述实时仿真机相连接；所述双向可控直流电源，用于为所述液氢冷却超导磁储能装置中的超导磁体提供电能，并通过双向供电对所述超导磁体的充放电工况进行模拟；所述液氢储罐，用于存储液氢，并通过所述可控循环泵为所述液氢冷却超导磁储能装置补充或存放液氢；所述可控循环泵，用于控制液氢在所述液氢储罐和所述液氢冷却超导磁储能装置之间的双向流动。 3.如权利要求2所述的液氢超导共融储能半实物仿真系统，其特征在于，所述液氢超导共融储能实物系统的运行参数包括：所述电解水制氢装置的电解电压、所述电解水制氢装置的电解电流、所述电解水制氢装置的电解温度、所述燃料电池装置的电压、所述燃料电池装置的电流、所述燃料电池装置的流量、所述液氢冷却超导磁储能装置的液氢液位、所述液氢冷却超导磁储能装置的超导磁体电流和所述液氢冷却超导磁储能装置的温度。 4.如权利要求3所述的液氢超导共融储能半实物仿真系统，其特征在于，所述仿真可再生能源发电系统包括：可再生能源电力系统仿真模型、氢液化汽化模型以及功率转换与控制单元；所述可再生能源电力系统仿真模型，用于为所述仿真可再生能源发电系统提供电网结构和负载需求，并对电网的实时运行状态进行模拟；其中，所述实时运行状态包括：电网的发电、输电、配电及负荷变化；所述氢液化汽化仿真模型，用于对氢气在液化和汽化过程中的热力学行为和能量转换进行模拟；所述功率转换与控制单元，用于实现所述仿真可再生能源发电系统与所述液氢冷却超导磁储能实物系统之间的能量转换，并对所述氢冷却超导磁储能装置中的充放电过程进行管理。 5.如权利要求4所述的液氢超导共融储能半实物仿真系统，其特征在于，所述进行可再生能源发电系统的仿真，包括：构建可再生能源电力系统的基础架构，并将风速和光照作为所述基础架构的驱动信号，进而构建对应的可再生能源电力系统仿真模型；其中，所述基础架构包括：电网拓扑、发电单元、输电线路和负载；获取氢气在压缩过程、冷却过程、液化过程和汽化过程中的能量转换效率，以及对应的安全运行约束，根据所述能量转换效率和所述安全约束，构建对应的氢液化汽化模型；构建对应的变流器单元，并根据所述变流器单元对所述液氢超导共融储能实物系统与电网或负载之间的能量传递进行模拟，进而生成对应的功率转换与控制单元；根据所述可再生能源电力系统仿真模型、氢液化汽化模型以及功率转换与控制单元，进行可再生能源发电系统的仿真，生成对应的仿真可再生能源发电系统。 6.如权利要求5所述的液氢超导共融储能半实物仿真系统，其特征在于，所述液氢超导共融储能实物系统的控制信号包括：所述燃料电池装置的氢气流量控制信号、所述电解水制氢装置的电解电流控制信号、所述可控双向直流电源的电流控制信号以及所述双向循环泵的流量控制信号。 7.如权利要求6所述的液氢超导共融储能半实物仿真系统，其特征在于，所述获取所述液氢超导共融储能实物系统的运行参数，根据所述运行参数和仿真可再生能源发电系统的运行情况生成所述液氢超导共融储能实物系统的控制信号，包括：根据所述仿真可再生能源发电系统的运行情况，计算所述仿真可再生能源发电系统中总发电功率与总负荷功率之间的差值，将所述差值作为所述仿真可再生能源发电系统的不平衡功率；将所述不平衡功率分解为高频功率分量和低频功率分量，并根据所述高频功率分量、低频功率分量和所述液氢超导共融储能实物系统的运行参数，生成所述液氢超导共融储能实物系统的控制信号，以使所述液氢超导共融储能实物系统根据所述控制信号，对所述高频功率分量和低频功率分量进行平抑。 8.如权利要求7所述的液氢超导共融储能半实物仿真系统，其特征在于，所述根据所述高频功率分量、低频功率分量和所述液氢超导共融储能实物系统的运行参数，生成所述液氢超导共融储能实物系统的控制信号，以使所述液氢超导共融储能实物系统根据所述控制信号，对所述高频功率分量和低频功率分量进行平抑，包括：对于所述高频功率分量，根据所述液氢超导共融储能实物系统的运行参数，生成所述液氢超导共融储能实物系统中可控双向直流电源的第一控制信号，以使所述可控双向直流电源根据所述第一控制信号控制所述液氢超导共融储能装置的充放电电流，对所述高频功率分量进行平抑；对于所述低频功率分量，当所述仿真可再生能源发电系统中出现电网功率冗余时，根据所述液氢超导共融储能实物系统的运行参数，生成所述液氢超导共融储能实物系统中电解水制氢装置的第二控制信号，以使所述电解水制氢装置根据所述第二控制信号将多余的电能转化为氢气，对所述低频功率分量进行平抑；当所述仿真可再生能源发电系统中出现电网功率缺额时，根据所述液氢超导共融储能实物系统的运行参数，生成所述液氢超导共融储能实物系统中燃料电池装置的第三控制信号，以使所述燃料电池装置根据所述第三控制信号将储存的氢气转换为电能，对所述低频功率分量进行平抑。 9.如权利要求8所述的液氢超导共融储能半实物仿真系统，其特征在于，在所述电解水制氢装置根据所述第二控制信号将多余的电能转化为氢气之后，还包括：获取所述电解水制氢装置中的实际产氢量，继而根据所述实际产氢量生成所述液氢超导共融储能实物系统中双向循环泵的第四控制信号，以使所述双向循环泵根据所述第四控制信号对液氢输送的流量进行调整，将所述液氢储罐中的液氢输送至所述液氢超导共融储能装置。 10.如权利要求8所述的液氢超导共融储能半实物仿真系统，其特征在于，在所述燃料电池装置根据所述第三控制信号将储存的氢气转换为电能之后，还包括：获取所述燃料电池装置中的实际发电量，继而根据所述实际发电量生成所述液氢超导共融储能实物系统中双向循环泵的第五控制信号，以使所述双向循环泵根据所述第五控制信号对液氢输送的流量进行调整，将所述液氢超导共融储能装置中的液氢输送至所述液氢储罐。