绿氢背后的智慧控制，电解槽的模型化开发实践

绿氢不仅是可持续电能的临时存储方案，更赋予了能源流动的可能。电解槽的高效运行，离不开智能变流系统的支撑。而在控制策略的最优化上，SMA Solar Technology选择了一条更具远见的技术路径——基于巴合曼 M-Target for Simulink® 的模型驱动开发。

四十余年来，总部位于德国尼斯特塔尔（Niestetal）的SMA始终是可再生能源技术领域的创新先锋。其先进的逆变器技术与系统解决方案，深刻塑造了整个行业的发展轨迹。正是这样的技术积淀，使SMA有能力为未来氢能生产的可持续性与可靠性提供保障——以可再生能源电解制取的氢气，全程零碳排放，储运方式灵活多元，在能源供给脱碳进程中占据枢纽地位。

逆变器是氢能应用中实现电网友好型高效能量转换的关键部件——这也正是SMA的核心竞争力所在。该企业此前正为一座绿氢制氢示范电站寻求全新控制解决方案。巴合曼的 M200控制器 承担起三台电解槽（总装机容量8MW）的协调控制与状态监测重任。

绿氢是推动能源转型、兼具清洁属性与储能能力的理想能源载体，可将风电、光伏产生的富余电力储存数周乃至数月，在能源低谷时段稳定调配使用。

创新路径

在控制与调节程序的开发上，SMA选择了一条创新路径。控制工程与调节工程团队紧密协作，携手压缩应用开发周期——尤为值得一提的是，全体研发人员首次统一使用同一套工程开发工具。

过去，调节工程师已习惯借助MATLAB?/Simulink?，以模型化方法开发所需的电流调节器。随后，控制工程团队再依据IEC61131-3标准，将生成的函数库集成至厂区自动化控制系统中。

而在该试点项目中，Simulink?首次成为全体研发人员共用的开发与仿真环境。均可借助适配自身业务的工具包，以图形化方式完成程序编写。"此举让团队对整套应用系统形成统一认知，同时代码可读性更强，出错概率也大幅降低。"SMA创新中心系统开发工程师Chokri Khalfet解释道。

巴合曼的 M-Target for Simulink? 解决方案，使SMA得以将代码从Simulink?直接部署至控制器。这是基于模型开发与程序编写融合领域的重大突破。Khalfet指出，此举将进一步缩短产品上市周期。

「借助巴合曼 Simulink 适配工具 M-Target，研发人员无需精通各类 PLC 编程技术，就能高效完成功能程序开发，极大简化了研发流程」

——Chokri Khalfet

德国 SMA 太阳能科技公司 系统开发工程师

无缝集成测试

新控制程序运行于巴合曼 MC212 CPU之上，在SMA内部被称为"氢能功率管理器"（Hydrogen Power Manager）。整套应用软件支持两种仿真调试路径： 既可在研发人员本地工作站完成仿真，也能依托基于MATLAB?/Simulink?搭建的专用软件测试平台开展验证，能够在无任何实际风险的前提下完成各类工况场景的全面测试。

在硬件在环（HIL）测试平台上，代码与真实的SMA逆变器进行了联调验证。为确认初始自动化功能完备，团队首先检验了逆变器的运行状态及其与电解槽控制系统的通信能力。随后，电流调节器依次投运，参数逐一优化。由此，每台整流器均能精确输出其对应电解槽所需的电流值。

模型驱动开发的优势在此再次得到印证。整流器的基础控制与电流调节功能均集成于同一套应用程序中。这不仅降低了代码复杂度，更为开发者节省了大量集成时间，将故障排查的工作量降至最低。

轻松调试，稳定运行

大型电解槽的建设本身便错综复杂，完整的功能测试通常只能在现场调试阶段才能真正展开。而氢能功率管理器这类外接配套设备的接入，无疑增添了不确定性。然而，SMA团队确信，有关逆变器控制与电解槽通信所需的所有功能，均已在此前的测试平台上通过仿真验证完毕。

在氢能功率管理器的运维与诊断方面，SMA选用 M1 webMI pro。这是一款基于原生Web技术的Web HMI，直接部署于M200控制器之上。其卓越的性能表现，确保了系统在持续运行期间可实时监控电流状态，并按需进行干预。

氢能能量管理器依托巴合曼 M-Target for Simulink模型化开发技术打造而成，SMA 采用 M1 webMI pro 系统实现设备日常运维与全流程状态监测

达成目标

SMA 首次在全研发团队推行基于模型开发模式，得以快速落地最优控制方案。在对原有的循环式PLC程序进行改版并迁移至Simulink?功能块语言的过程中，受系统架构特性影响出现了一些问题，但在巴合曼的支持下，SMA迅速解决了它们。"整个合作过程非常顺畅，获益良多。"Chokri Khalfet称赞道。目前，下一个项目已在筹备中，能源转型之路又迈出了坚实的一步。

绿氢：能源转型的关键拼图

在日益依赖光伏、风电等波动性可再生能源的供电体系中，绿氢正在变得不可或缺。它是灵活的能源储存介质、清洁的燃料来源，更是实现无碳工业的基础。

然而，要实现高效、经济的绿氢生产，仅有电解槽远远不够——更需要智能化的系统，根据实时供需动态调节电解能量输入。唯有如此，绿氢方能真正成为能源转型的可靠支柱。