【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)調(diào)度。
技術(shù)介紹
1、隨著全球能源需求的不斷增長，傳統(tǒng)化石能源的消耗已經(jīng)對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響，并且傳統(tǒng)化石能源有限的儲(chǔ)量也難以支撐長遠(yuǎn)的能源需求。因此，人類社會(huì)正在尋求更加清潔、可持續(xù)的能源，以期滿足能源需求。新能源發(fā)電，尤其是太陽能發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電，因其清潔性和可再生性而成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。
2、然而，新能源發(fā)電存在顯著的波動(dòng)性和間歇性問題，這給電網(wǎng)的穩(wěn)定性和電力供應(yīng)的連續(xù)性帶來了挑戰(zhàn)。為了解決這一問題，綜合能源系統(tǒng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。綜合能源系統(tǒng)通過熱、電、氫等不同能源形式的耦合，實(shí)現(xiàn)了能源的互補(bǔ)和優(yōu)化利用，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、靈活性和可靠性。
3、儲(chǔ)能技術(shù)則是綜合能源系統(tǒng)的關(guān)鍵解決方案之一。傳統(tǒng)的儲(chǔ)能方式主要包括化學(xué)儲(chǔ)能(如鋰電池)、物理儲(chǔ)能(如抽水蓄能)和熱能儲(chǔ)能等。其中，鋰電池儲(chǔ)能因其響應(yīng)速度快、能量密度高而得到廣泛應(yīng)用，然而，鋰電池的循環(huán)壽命和環(huán)境適應(yīng)性等問題限制了其在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用。同樣的，氫能作為一種清潔能源載體，以其高能量密度和靈活的儲(chǔ)存方式受到關(guān)注。而燃料電池技術(shù)可以將氫能高效轉(zhuǎn)化為電能，而電解池技術(shù)則能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為氫能，實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)換。
4、目前，已有研究將燃料電池與鋰電池結(jié)合，形成混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，以期發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)的整體性能和經(jīng)濟(jì)性。但現(xiàn)有技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、能量管理、成本優(yōu)化等方面仍存在不足，特別是在混合儲(chǔ)能調(diào)度方式上沒有開展研究，缺乏相應(yīng)的系統(tǒng)性的調(diào)度方法。
5、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有的混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)沒有相應(yīng)的調(diào)度方式導(dǎo)致在用戶負(fù)荷和發(fā)電量不確定的情況下難以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)滿足用戶需求的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的方案包括：
3、本專利技術(shù)的一種氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，包括：構(gòu)建氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的模型及其約束條件，構(gòu)建該系統(tǒng)日前調(diào)度運(yùn)行成本最低的日前調(diào)度目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建該系統(tǒng)在新能源發(fā)電與用戶負(fù)荷均不確定情況下功率偏差最小的實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)；
4、實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)基于以鋰電優(yōu)先的儲(chǔ)能策略，以設(shè)定優(yōu)化步長逐步對(duì)實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；
5、根據(jù)模型和約束條件，采用混合整數(shù)線性規(guī)劃分別對(duì)日前調(diào)度目標(biāo)函數(shù)和實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)求解得到求解結(jié)果，根據(jù)求解結(jié)果得到用于指導(dǎo)該系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度的最優(yōu)解，以在新能源發(fā)電與用戶負(fù)荷均不確定的情況下，系統(tǒng)的日前調(diào)度運(yùn)行成本最低且系統(tǒng)的新能源發(fā)電量實(shí)時(shí)滿足用戶負(fù)荷需求。
6、進(jìn)一步地，求解結(jié)果包括對(duì)日前調(diào)度目標(biāo)函數(shù)求解的第一結(jié)果和對(duì)實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)求解的第二結(jié)果，取第一結(jié)果和第二結(jié)果的交集作為最優(yōu)解。
7、進(jìn)一步地，日前調(diào)度目標(biāo)函數(shù)為：
8、
9、式中，min(fcost)為日前調(diào)度目標(biāo)函數(shù)，cbuy(t)為每小時(shí)從電網(wǎng)購電的成本，t∈[0,24]，
10、為系統(tǒng)中產(chǎn)生運(yùn)行成本的每個(gè)裝置在每小時(shí)的運(yùn)行成本，cdr為系統(tǒng)需求響應(yīng)補(bǔ)償成本，cpun為系統(tǒng)新能源棄風(fēng)棄光懲罰。
11、進(jìn)一步地，實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)為：
12、min(fδ(t))＝min(δpreal(t)+α·δhreal(t))
13、式中，min(fδ(t))為實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)，δpreal(t)為當(dāng)前優(yōu)化步長的系統(tǒng)電能偏差，δhreal(t)為當(dāng)前優(yōu)化步長的系統(tǒng)熱能差異，α為比例系數(shù)，比例系數(shù)為日前調(diào)度獲得的平均熱能成本與日前調(diào)度獲得的平均電能成本的比值。
14、進(jìn)一步地，設(shè)定優(yōu)化步長根據(jù)采集電力數(shù)據(jù)的步長設(shè)定。
15、進(jìn)一步地，氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的模型包括儲(chǔ)能系統(tǒng)模型、新能源電站模型和負(fù)荷端模型；儲(chǔ)能系統(tǒng)模型包括燃料電池模型、電解池模型、儲(chǔ)氫罐模型和鋰電池模型，新能源電站模型包括光伏發(fā)電站模型和/或風(fēng)力電站模型。
16、進(jìn)一步地，氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的約束條件包括氫能平衡方程、電能平衡方程、熱能平衡方程、實(shí)時(shí)優(yōu)化的電能平衡方程和實(shí)時(shí)優(yōu)化的熱能平衡方程。
17、進(jìn)一步地，燃料電池模型為：
18、
19、式中，hsofc(t)是燃料電池工作產(chǎn)生的熱量，psofc(t)是燃料電池工作產(chǎn)生的能量，vsofc(t)是燃料電池工作消耗的氫能，δh是氫氣的熱值，是燃料電池反應(yīng)過程中釋放出熱量的效率，是燃料電池氣體化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的效率；
20、電解池模型為：
21、
22、式中，pec(t)是電解池工作需要的能量；hec(t)是電解池工作吸收的熱量；是電解池反應(yīng)過程中消耗熱量的效率；是電解池反應(yīng)過程中電能轉(zhuǎn)換為氣體化學(xué)能的效率；
23、儲(chǔ)氫罐模型為：
24、
25、-vssmax≤vss(t)-vss(t-1)≤vssmax
26、式中，vss(t)是當(dāng)前時(shí)刻氫儲(chǔ)罐儲(chǔ)存的氫能，cvss是氫氣儲(chǔ)罐容量，vssmax為氫儲(chǔ)罐充電/放電最大功率，vss(t-1)是上一個(gè)時(shí)刻氫儲(chǔ)罐儲(chǔ)存的氫能；
27、鋰電池模型為：
28、
29、式中，plb(t)是鋰電池儲(chǔ)存電能；plb(t-1)是上一時(shí)刻鋰電池儲(chǔ)存的電能；是鋰電池充電量；是鋰電池放電量；為鋰電池充電效率，為鋰電池放電效率；為鋰電池充電最大功率，為鋰電池放電最大功率；
30、光伏發(fā)電站模型為：
31、ppv(t)＝pv·αpv(t)·randpv
32、式中，ppv(t)為光伏發(fā)電站產(chǎn)生的電量，pv為光伏發(fā)電站系統(tǒng)規(guī)劃容量，αpv(t)為光伏發(fā)電容量因子，randpv為實(shí)時(shí)調(diào)度時(shí)的光伏發(fā)電波動(dòng)系數(shù)；
33、風(fēng)力電站模型為：
34、pwind(t)＝wind·αwind(t)·randwind
35、式中，pwind(t)為風(fēng)力發(fā)電站產(chǎn)生的電量，wind為風(fēng)力發(fā)電站系統(tǒng)規(guī)劃容量，αwind(t)為風(fēng)力發(fā)電容量因子，randwind為實(shí)時(shí)調(diào)度時(shí)的風(fēng)力發(fā)電波動(dòng)系數(shù)；
36、負(fù)荷端模型包括熱泵模型，熱泵模型為：
37、hhp(t)＝php(t)·ηhp
38、式中，hhp(t)為熱泵產(chǎn)熱，php(t)為熱泵耗電，ηhp為熱泵電熱轉(zhuǎn)化效率。
39、進(jìn)一步地，氫能平衡方程為：
40、vsoec(t)+vss(t-1)＝vsofc(t)+vss(t)
41、式中，vsoec(t)是電解池工作產(chǎn)生的氫能，vss(t-1)是上一個(gè)時(shí)刻氫儲(chǔ)罐儲(chǔ)存的氫能，vsofc(t)是燃料電池工作消耗的氫能，vss(t)是氫儲(chǔ)罐儲(chǔ)存的氫能本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，包括：構(gòu)建氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的模型及其約束條件，構(gòu)建該系統(tǒng)日前調(diào)度運(yùn)行成本最低的日前調(diào)度目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建該系統(tǒng)在新能源發(fā)電與用戶負(fù)荷均不確定情況下功率偏差最小的實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，所述求解結(jié)果包括對(duì)所述日前調(diào)度目標(biāo)函數(shù)求解的第一結(jié)果和對(duì)所述實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)求解的第二結(jié)果，取第一結(jié)果和第二結(jié)果的交集作為所述最優(yōu)解。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，所述日前調(diào)度目標(biāo)函數(shù)為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，所述實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，所述設(shè)定優(yōu)化步長根據(jù)采集電力數(shù)據(jù)的步長設(shè)定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，所述氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的模型包括儲(chǔ)能系統(tǒng)模型、新能源電站模型和負(fù)荷端模型；所述儲(chǔ)能系統(tǒng)模型包括燃料電池
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，所述氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的約束條件包括氫能平衡方程、電能平衡方程、熱能平衡方程、實(shí)時(shí)優(yōu)化的電能平衡方程和實(shí)時(shí)優(yōu)化的熱能平衡方程。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，所述燃料電池模型為：
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，所述氫能平衡方程為：
10.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括處理器，其特征在于，所述處理器用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，包括：構(gòu)建氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的模型及其約束條件，構(gòu)建該系統(tǒng)日前調(diào)度運(yùn)行成本最低的日前調(diào)度目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建該系統(tǒng)在新能源發(fā)電與用戶負(fù)荷均不確定情況下功率偏差最小的實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，所述求解結(jié)果包括對(duì)所述日前調(diào)度目標(biāo)函數(shù)求解的第一結(jié)果和對(duì)所述實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)求解的第二結(jié)果，取第一結(jié)果和第二結(jié)果的交集作為所述最優(yōu)解。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，所述日前調(diào)度目標(biāo)函數(shù)為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，所述實(shí)時(shí)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫電混合儲(chǔ)能電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度方法，其特征在于，所述設(shè)定優(yōu)化步長根據(jù)采集電力數(shù)據(jù)的步長設(shè)定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高統(tǒng)彤，張偉駿，李智誠，鄧超平，張抒凌，李彪，陳雨鴿，陳大瑋，石吉銀，郭健生，晁武杰，鄭紅旭，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國網(wǎng)福建省電力有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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