【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于海上風電場工程規(guī)劃，具體涉及一種集成海上風機的離岸制氫平臺容量規(guī)劃方法。
技術(shù)介紹
1、近年來，我國海上風電裝機容量持續(xù)增長。據(jù)全球風能理事會(gwec)統(tǒng)計，2023年我國海上風電新增并網(wǎng)裝機容量達到6.3gw，同比增長25％，占全球新增裝機容量的58％，維持全球海上風電新增裝機容量和累計裝機容量的領(lǐng)先地位。
2、盡管我國海上風電發(fā)展迅速，但是大規(guī)模的海上風電接入對沿海電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定和功率平衡提出了更嚴峻的挑戰(zhàn)，由于陸上輸電通道容量的限制，海上風電和陸上風電同樣可能面臨區(qū)域的窩電問題，并且當前近海海上風電場趨于飽和，而遠海風電場的長距離輸電技術(shù)尚未完全成熟。針對上述問題，集成若干海上風機離岸制氫平臺得到了關(guān)注。離岸制氫能實現(xiàn)海上風電功率的就地消納，解決了海上遠距離輸電困難的問題，同時可以就地取水通過電解槽制綠氫，在生產(chǎn)成本上有顯著優(yōu)勢。因此，需要合理規(guī)劃集成海上風機的離岸制氫設(shè)備的容量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、基于以上不足之處，本專利技術(shù)提供一種集成海上風機的離岸制氫平臺容量規(guī)劃方法，能夠準確評估待規(guī)劃海域風機的發(fā)電能力并高效處理可再生能源發(fā)電的變化性和季節(jié)性，確保了離岸制氫平臺能有效滿足待規(guī)劃區(qū)域的氫氣需求，為沿海綠氫工業(yè)體系的發(fā)展提供了有效支撐。
2、本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案如下：一種集成海上風機的離岸制氫平臺容量規(guī)劃方法，包括以下步驟：
3、s1：構(gòu)建考慮特征參數(shù)修正的新能源典型周生成方法：
4、s11：獲取待規(guī)劃
5、
6、式中，z0為海面粗糙度系數(shù)，取決于實際的海面狀況，包括浪高、深度因素，通過現(xiàn)有地理數(shù)據(jù)庫獲得；
7、s12：依據(jù)風速-功率曲線將風速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為在對應風速下的預期出力，該曲線由風機生產(chǎn)商提供或依據(jù)實際的出力曲線和風速數(shù)據(jù)擬合獲得，如公式(2)所示為依據(jù)某型風機獲得的擬合曲線；
8、
9、式中，p(swt)為風速為swt時風機輸出的功率，單位：mw；prated為風機的額定輸出功率；sin，sout，srated分別為風機的切入風速、切出風速、額定工作風速，單位：m/s；α,β,γ,δ分別為擬合獲得的常數(shù)；
10、s13：將每個季節(jié)的功率曲線pw1,pw2,pw3,pw4壓縮為一周長度的典型周曲線對于每個季節(jié)，采用k-means方法選擇有代表性的一周情景，以功率日曲線的平均值和方差為聚類特征參數(shù)，通過歐式距離，如公式(3)所示，選擇離中心點最近的功率曲線作為典型功率曲線，7個簇生成的7條功率曲線構(gòu)成一個季度的初步典型代表周功率；
11、
12、式中，pi為第i日風電日功率曲線；eij為pi和pj之間的歐氏距離；var(·)，mean(·)分別代表求方差和平均值的計算；
13、s14：在獲得每個季度未經(jīng)修正過的基本典型代表周功率之后，由于該基本典型周曲線與原始季節(jié)曲線之間的最大值、最小值、總和的特征指標存在差異，需要對周曲線進行調(diào)整，引入變量和分別代表原始和調(diào)整后的周曲線，利用轉(zhuǎn)換函數(shù)如公式(4)所示，調(diào)整修正參數(shù)a,b,k，以確保調(diào)整后的周情景的特征指數(shù)：最大值、最小值和均值與季節(jié)曲線的特征指數(shù)匹配；
14、
15、s2：構(gòu)建基于的離岸制氫系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃模型：
16、s21：設(shè)定目標函數(shù)為離岸制氫系統(tǒng)綜合年收益最大化，決策變量為制氫電解槽額定功率風機總額定功率電化學儲能額定容量sb，配套儲氫罐sh，如公式(5)、(6)所示，
17、
18、式中：rh為年售氫收入，單位：萬元；wh為年綠氫生產(chǎn)量，單位：kg；ph，th分別為綠氫價格和等效運輸費用，單位：kg/萬元；cinv為等效年投資成本，單位：萬元；cpr為資本回收率；τ為年利率；t為設(shè)計使用年限，單位：年；為制氫平臺集成的所有海上風機的額定功率總和,單位：mw；為電解槽的額定功率，單位：mw；sb為電化學儲能額定容量，單位：mwh；sh為儲氫罐額定容量，單位：kg；scable，lcable分別為連接制氫平臺和配套海上風機的電纜總?cè)萘亢涂傞L度，單位分別為：mw、km；γw為海上風機單位容量造價，單位：mw/萬元；γh為電解槽單位容量造價，單位：mw/萬元；γcable為海底電纜單位長度投建成本，單位：萬元/km；γb為電化學儲能單位容量造價，單位：mwh/萬元；γh為儲氫罐單位容量造價，單位：mw/kg；com為年運營及維護費用，單位：萬元；δw，δh，δcable，δb,δh分別為海上風機、制氫設(shè)備、海底電纜、電化學儲能和儲氫罐的年均運行維護費率；
19、s22：設(shè)定模型約束條件：包括電解槽制氫模型如公式(7)、(8)所示，功率平衡方程如公式(10)所示，風機出力約束如公式(9)所示，儲能荷電荷狀態(tài)約束如公式(11)所示，儲能功率約束如公式(12)所示，
20、
21、
22、ph,t＝pw,t+pb,t??????(10)
23、
24、式中，κ1，κ2分別為制氫點解槽的最大最小負荷調(diào)節(jié)比率，堿性電解槽：κ1＝25％,κ2＝120％，pem電解槽：κ1＝10％,κ2＝110％；ht為t時刻生產(chǎn)的氫氣，單位：kg；lhvh為氫氣低熱值，單位：wm/kg；ηh為制氫設(shè)備效率；ph,t，pw,t，pb,t分別為t時刻電解槽消納的功率、消納風機的功率、電化學儲能發(fā)出的功率，單位：mw；為獲得的典型周曲線中對應t時刻的值，單位：p.u.；soct為t時刻電化學儲能的荷電狀態(tài)；λc，λd分別為儲能的充電效率、放電效率；socmin，socmax分別為儲能的荷電狀態(tài)上、下限；δt為規(guī)劃模型仿真時間間隔，設(shè)定為1h；pbmax為儲能最大放電功率，單位：mw；
25、s23：實時氫氣儲量按以天為時間間隔建模計算不同時刻氫氣儲量，如公式(13)、(14)所示，下標d＝1,2,...,t/24，t為總仿真時常，
26、
27、0≤hd≤sh?(14)式中，hd為d時刻氫氣儲量，單位：kg；hout為待規(guī)劃區(qū)域氫氣平均日消耗量，
28、單位：kg；
29、s24：依據(jù)上述約束條件建模為線性函數(shù)，利用現(xiàn)有的商業(yè)求解器求解，最終獲得當前待規(guī)劃區(qū)域的最優(yōu)制氫設(shè)備容量和最優(yōu)風機容量
30、本專利技術(shù)的另一目的是提供一種集成海上風機的離岸制氫平臺容量規(guī)劃系統(tǒng)，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的一種集成海上風機的離岸制氫平臺容量規(guī)劃方法。
31、本專利技術(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種集成海上風機的離岸制氫平臺容量規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.一種集成海上風機的離岸制氫平臺容量規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的一種集成海上風機的離岸制氫平臺容量規(guī)劃方法。
3.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有信息傳遞的實現(xiàn)程序，所述程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的一種集成海上風機的離岸制氫平臺容量規(guī)劃方法的步驟。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種集成海上風機的離岸制氫平臺容量規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.一種集成海上風機的離岸制氫平臺容量規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王瑩，周文博，楊瑞哲，趙琳，吳茜，汪延利，袁百慧，項雯，儀忠凱，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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