CN116316888A - 氢电耦合***的优化调度方法、***及装置 - Google Patents

氢电耦合***的优化调度方法、***及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116316888A
CN116316888A CN202310286560.7A CN202310286560A CN116316888A CN 116316888 A CN116316888 A CN 116316888A CN 202310286560 A CN202310286560 A CN 202310286560A CN 116316888 A CN116316888 A CN 116316888A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
hydrogen
energy
expression
modeling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310286560.7A
Other languages
English (en)
Inventor
王晓晨
安娟
李红霞
张祥成
鲁刚
龚一莼
张舜祯
赵雪
米金梁
省天骄
黄存强
田旭
李仿
许乐
刘兴文
刘飞
张奎
李正曦
李俊贤
李绚绚
彭飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Energy Research Institute Co Ltd
State Grid Qinghai Electric Power Co Ltd
Economic and Technological Research Institute of State Grid Qianghai Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Energy Research Institute Co Ltd
State Grid Qinghai Electric Power Co Ltd
Economic and Technological Research Institute of State Grid Qianghai Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Energy Research Institute Co Ltd, State Grid Qinghai Electric Power Co Ltd, Economic and Technological Research Institute of State Grid Qianghai Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Energy Research Institute Co Ltd
Priority to CN202310286560.7A priority Critical patent/CN116316888A/zh
Publication of CN116316888A publication Critical patent/CN116316888A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D31/00—Other cooling or freezing apparatus
    • F25D31/005—Combined cooling and heating devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06315—Needs-based resource requirements planning or analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
    • H02J3/144—Demand-response operation of the power transmission or distribution network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氢电耦合***的优化调度方法、***及装置，包括：S1、根据能源的生产、转换、输送和存储对氢电耦合***进行建模得到建模表达式；S2、根据电、热、冷和氢四种终端能源需求建立需求表达式，其中需求表达式包括：电负荷表达式、热负荷表达式、冷负荷表达式和氢负荷表达式；S3、根据建模表达式和需求表达式建立约束条件；S4、以氢电耦合***总成本最低为目标函数，在约束条件下计算氢电耦合***的最低总成本。本发明可以实现氢电耦合***的优化调度。

Description

氢电耦合***的优化调度方法、***及装置
技术领域
本发明涉及优化调度领域，尤其是涉及一种氢电耦合***的优化调度方法、***及装置。
背景技术
随着碳达峰碳中和进程积极稳妥推进，城市能源加快绿色低碳转型发展。与此同时，高比例新能源接入对电力***安全稳定运行带来挑战，尤其是对园区级能源电力***的消纳能力带来挑战。氢电耦合是未来发展的一种重要趋势，氢能可作为新能源多元化利用的重要能量载体，利用氢电耦合特性，在园区级能源电力***中发挥重要作用。
当前，国内开展了园区级综合能源***优化调度的诸多理论研究与实践，多注重于利用冷热电之间的耦合及互补特性。由于当前氢电耦合***在实践中多建于大型风光能源基地，对于考虑园区用户需求及园区用能特性的园区级氢电耦合***研究相对较少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢电耦合***的优化调度方法，旨在解决氢电耦合***的优化调度。
本发明提供一种氢电耦合***的优化调度方法，包括：
S1、根据能源的生产、转换、输送和存储对氢电耦合***进行建模得到建模表达式；
S2、根据电、热、冷和氢四种终端能源需求建立需求表达式，其中需求表达式包括：电负荷表达式、热负荷表达式、冷负荷表达式和氢负荷表达式；
S3、根据建模表达式和需求表达式建立约束条件；
S4、以氢电耦合***总成本最低为目标函数，在约束条件下计算氢电耦合***的最低总成本。
本发明还提供一种氢电耦合***的优化调度***，包括：
建模模块：用于根据能源的生产、转换、输送和存储对氢电耦合***进行建模得到建模表达式；
建立模块:用于根据电、热、冷和氢四种终端能源需求建立需求表达式，其中需求表达式包括：电负荷表达式、热负荷表达式、冷负荷表达式和氢负荷表达式；
约束条件模块：用于根据建模表达式和需求表达式建立约束条件；
计算模块：用于以氢电耦合***总成本最低为目标函数，在约束条件下计算氢电耦合***的最低总成本。
本发明实施例还提供一种氢电耦合***的优化调度装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
采用本发明实施例，本发明可以实现氢电耦合***的优化调度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度方法的流程图；
图2是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度方法的模型示意图；
图3是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度方法的光伏发电出力曲线示意图；
图4是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度方法的分时电价示意图；
图5是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度方法的电功率的优化运行结果示意图；
图6是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度方法的热功率的优化运行结果示意图；
图7是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度***的示意图；
图8是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
方法实施例
根据本发明实施例，提供了一种氢电耦合***的优化调度方法，图1是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度方法的流程图，如图1所示，具体包括：
S1、根据能源的生产、转换、输送和存储对氢电耦合***进行建模得到建模表达式；
S1具体包括：
根据能源的生产建模得到光伏发电机组输出功率、气电机组输出功率、风电机组输出功率、煤电机组输出功率、热电联产机组输出功率、燃气锅炉输出功率和燃煤锅炉输出功率建模表达式：
根据能源的转换建模得到热泵输出功率、电制冷机输出功率、电制氢设备输出功率、余热回收设备输出功率、余热回收设备输出功率和氢燃料电池设备输出功率；
根据能源的输送建模得到供冷管道的送端功率、受端功率和网损功率，热力管道的送端功率、受端功率和网损功率，输氢管道的送端功率、受端功率和网损功率，公路的送端功率、受端功率和网损功率，电网的送端功率、受端功率和网损功率；
根据能源的存储建模得到电化学储能、储氢设备储能、抽水蓄能储能、储煤场储能和谷电相变蓄热装置储能。
S2、根据电、热、冷和氢四种终端能源需求建立需求表达式，其中需求表达式包括：电负荷表达式、热负荷表达式、冷负荷表达式和氢负荷表达式；
S3、根据建模表达式和需求表达式建立约束条件；
S3具体包括：根据建模表达式和需求表达式建立能量平衡约束、设备出力功率上下限约束、设备利用率约束和储能平衡约束。
S4、以氢电耦合***总成本最低为目标函数，在约束条件下计算氢电耦合***的最低总成本。
S4具体包括：以氢电耦合***总成本最低为目标函数，在约束条件下计算氢电耦合***的最低总成本，目标函数包括：燃料成本、运维成本、启停成本、排放成本、弃能成本、缺能成本和储热奖惩成本。
具体实施方法如下：
本发明提供了一种园区级氢电耦合***的优化调度模型，该模型由能源供应技术模块、终端能源需求模块以及***运行优化模块三部分组成。其中，能源供应技术模块从能源的生产、转换、输送以及存储等方面对园区氢电耦合***的供应技术进行建模；终端能源需求模块对园区用户的电、热、冷、氢四种终端能源需求进行刻画；***运行优化模块在约束条件的约束下，求取使得***运行总成本最低的最优解。
图2是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度方法的模型示意图；
如图2所示，园区级氢电耦合***的优化调度模型由能源供应技术模块、终端能源需求模块以及***运行优化模块三部分组成。
(1)能源供应技术模块包括能源生产技术、转换技术、输送技术以及存储技术。
A.能源生产技术指其他能源形式作为投入，产出电、热、冷、氢四种终端能源的技术，包括但不限于光伏发电、气电、风电、煤电、核电、热电联产、燃气锅炉、燃煤锅炉、冷热电三联供。各类生产技术建模如下：
a.光伏发电机组输出功率如下：
Ppv＝Ppv,typ-Ppv,cur (1)
式中，Ppv、Ppv,typ、Ppv,cur分别为光伏发电机组实际出力、典型出力曲线的出力、弃电功率。
b.气电机组输出功率如下:
PMT＝PMT,gas×ηMT (2)
式中：PMT、PMT,gas、ηMT分别为气电机组的输出功率、消耗天然气功率、发电效率。
c.风电机组输出功率如下:
Pwind＝Pwind,typ-Pwind,cur (3)
式中，Pwind、Pwind,typ、Pwind,cur分别为风力发电机组实际出力、典型出力曲线的出力、弃电功率。
d.煤电机组输出功率如下:
PCT＝PCT,coal×ηCT (4)
式中：PCT、PCT,coal、ηCT分别为煤电机组的输出功率、消耗煤炭功率、发电效率。
e.核电机组输出功率如下:
PNT＝PNT,gas×ηNT (5)
式中：PNT、PNT,gas、ηNT分别为核电机组的输出功率、消耗核能功率、发电效率。
f.热电联产机组输出功率如下:
Figure BDA0004140065850000061
式中，Pbp,h、Pbp,gas、ηbp、Pbp,e、kbp分别为机组的热功率出力、消耗天然气功率、制热效率、电功率出力、电热比。
g.燃气锅炉输出功率如下:
PGB＝ηGB×PGB,gas (7)
式中：PGB、ηGB、PGB,gas为燃气锅炉的输出热功率、制热效率、消耗天然气功率。
h.燃煤锅炉输出功率如下:
PCB＝ηCB×PCB,coal (8)
式中：PCB、ηCB、PCB,coal为燃煤锅炉的输出热功率、制热效率、消耗天然气功率。
B.能源转换技术指电、热、冷、氢四种终端能源作为投入，即时产出电、热、冷、氢四种终端能源或其他能源形式的技术，包括但不限于热泵、电制冷机、电制氢设备、余热回收设备、氢燃料电池。各类转换技术建模如下：
a.热泵输出功率如下:
PHP＝PHP,in×ηHP (9)
式中：PHT、PHT,in、ηHP分别为热泵输出热功率、驱动功率和制热系数。
b.电制冷机输出功率如下:
PEC＝PEC,in×ηEC (10)
式中：PEC、PEC,in、ηEC分别为电制冷机的制冷输出功率、消耗的电功率、能效比。
c.电制氢设备输出功率如下:
PPG,out＝PPG,in×ηPG (11)
式中：PPG,out、PPG,in、ηPG分别为电制氢输出氢功率、驱动电功率和转化系数。
d.余热回收设备输出功率如下:
Pre,heat＝Pwas,heat×ηre,heat (12)
式中：Pre,heat、Pwas,heat、ηre，heat分别为余热回收设备的热输出功率、热输入功率、回收效率。
e.氢燃料电池设备输出功率如下:
PGE,out＝PGE,in×ηGE (13)
式中：PGE,out、PGE,in、ηGE分别为氢燃料电池设备输出电功率、消耗氢功率和转化系数。
C.能源输送技术指将各类形式能源所处区域进行改变的技术，包括但不限于供冷管道、热力管道、输氢管道、公路、电网。各类生产技术建模如下：
a.供冷管道表达公式如下：
Pout,c＝Pin,c×(1-ηc) (14)
式中：Pout,c、Pin,c、ηc分别为供冷管道的受端功率、送端功率、损耗率，供冷管道的网损功率为Pin,c乘以ηc；
b.热力管道表达公式如下：
Pout,h＝Pin,h×(1-ηh) (15)
式中：Pout,h、Pin,h、ηh分别为热力管道的受端功率、送端功率、损耗率，热力管道的网损功率为Pin,h乘以ηh；
c.输氢管道表达公式如下：
Pout,g＝Pin,g×(1-ηg) (16)
式中：Pout,g、Pin,g、ηg分别为输氢管道的受端功率、送端功率、损耗率，输氢管道的网损功率为Pin,g乘以ηg；
d.公路表达公式如下：
Pout,w＝Pin,w×(1-ηw) (17)
式中：Pout,w、Pin,w、ηw分别为公路的受端功率、送端功率、损耗率，公路的网损功率为Pin,w乘以ηw；
e.电网表达公式如下：
Pout,e＝Pin,e×(1-ηe) (18)
式中：Pout,e、Pin,e、ηe分别为电网的受端功率、送端功率、损耗率，电网的网损功率为Pin,e乘以ηe；
D.能源存储技术指将各类形式能源供应时间进行延时的技术，包括但不限于电化学储能、储氢设备、抽水蓄能、储煤场。特别的，谷电相变蓄热装置能够将电能转化为热能，随后加以存储。各类生产技术建模如下：
a.电化学储能表达公式如下：
Figure BDA0004140065850000091
式中：Se,t、Se,t-1分别为电化学储能在t时刻和t-1时刻的剩余容量，Pe,cha,t和Pe,dis,t分别为电化学储能t时刻的充能功率和放能功率，ηe,cha和ηe,dis分别为电化学储能充能效率和放能效率。
b.储氢设备表达公式如下：
Figure BDA0004140065850000092
式中：Sg,t、Sg,t-1分别为储氢设备在t时刻和t-1时刻的剩余容量，Pg,cha,t和Pg,dis,t分别为储氢设备t时刻的充能功率和放能功率，ηg,cha和ηg,dis分别为储氢设备充能效率和放能效率。
c.抽水蓄能表达公式如下：
Figure BDA0004140065850000093
式中：Sp,t、Sp,t-1分别为储能设备在t时刻和t-1时刻的剩余容量，Pp,cha,t和Pp,dis,t分别为t时刻的充能功率和放能功率，ηp,cha和ηp,dis分别为充能效率和放能效率。
d.储煤场表达公式如下：
Figure BDA0004140065850000101
式中：Sc,t、Sc,t-1分别为储能设备在t时刻和t-1时刻的剩余容量，Pc,cha,t和Pc,dis,t分别为t时刻的充能功率和放能功率，ηc,cha和ηc,dis分别为充能效率和放能效率。
e.谷电相变蓄热装置表达公式如下：
Sh,t＝Sh,t-1+(Pecha,t×ηeh-Phdis,t/ηhdis)Δt (23)
式中：Sh,t、Sh,t-1分别为设备在t时刻和t-1时刻的剩余容量，Pecha,t和Phdis,t分别为t时刻的充电功率和放热功率，ηeh和ηhdis分别为电能转化效率和放热效率。
(2)能源终端需求模块包括第一产业、第二产业、第三产业及生活的电、热、冷、氢需求。
A.电负荷表达公式如下：
Figure BDA0004140065850000102
式中：Pe,load为电负荷实际值；Pe,j,typ、Pe,j,gap分别为第j个用户的电负荷需求值、缺电值，J代表用户总个数，包括三大产业下各行业用户及城镇、乡村生活需求。
B.热负荷表达公式如下：
Figure BDA0004140065850000103
式中：Ph,load为热负荷实际值，Ph,j,typ、Ph,j,gap、Ph,j,wave分别为第j个用户的热负荷需求值、缺电值、舒适裕度值。
C.冷负荷表达公式如下：
Figure BDA0004140065850000111
式中：Pc,load为热负荷实际值，Pc,j,typ、Pc,j,gap、Pc,j,wave分别为第j个用户的热负荷需求值、缺电值、舒适裕度值。
D.氢负荷表达公式如下：
Figure BDA0004140065850000112
式中：Pg,load为热负荷实际值，Pg,j,typ、Pg,j,gap、Pg,j,wave分别为第j个用户的热负荷需求值、缺电值、舒适裕度值。
(3)***运行优化模块包括约束条件、目标函数。
A.约束条件包括但不限于能量平衡约束；
a.能量平衡约束
Figure BDA0004140065850000113
式中：Pg,n,t、Po,n,t、Pin,n,t、Ploss,n,t、Pload,n,t、Pn,t分别为t时刻第n(n＝1,2,3,4分别代表冷，热，电，氢)种能源需求的各类供能机组的输出功率、送端功率、受端功率、网损功率、实际负荷功率和耗能设备的耗能功率，耗能设备的耗能功率约等于0。
b.设备出力功率上下限约束
Pg,n,min<Pg,n,t<Pg,n,max (29)
式中：Pg,n,min、Pg,n,max分别为第g类设备的第n种功率输出最小值、最大值。
c.设备利用率约束
Tfa＞Tfa,min (30)
式中：Tfa为设备利用小时数；Tfa,min为最小利用小时数。
d.爬坡约束
-ΔPg,n,l,max<Pg,n,t-Pg,n,t-1<ΔPg,n,u,max (31)
式中：ΔPg,n,l,max、ΔPg,n,u,max分别为第g类设备第n种功率输出下爬坡上限、上限。
e.储能平衡约束
储能设备最后时刻的剩余容量与初始时刻相等，即：
S0＝ Send (32)
式中：S0、Send分别为储能设备初始时刻的剩余容量和最后时刻的剩余容量。
B.本模型以***总成本最低为目标函数，包括燃料成本、运维成本、启停成本、排放成本、弃能成本、缺能成本以及储热奖惩成本。目标函数表达式如下：
Figure BDA0004140065850000131
式中，CF、CV、CS、CE、CD、CL、CR分别为***燃料成本、运维成本、启停成本、排放成本、弃能成本、缺能成本、奖惩成本；G、N分别为供能机组种类数、负荷种类数；Pcoal,g、Pgas,g、Pg、PR、Mg、Dg分别为第g类机组的消耗煤炭功率、消耗氢功率、输出功率、电制热储能功率、启停次数、弃能功率；ccoal、cgas、cL,n、cR分别为煤炭单位成本、氢单位成本、第n种用能负荷的单位缺能成本、单位奖惩成本；cV,g、cS,g、cE,g、cD,g分别为第g类机组单位可变运维成本、单次启停成本、单位排放成本、单位弃能成本。
对部分成本设置重点说明如下：
(1)缺能成本
缺能成本指***因冷、热、电、氢供应不足而设置的惩罚成本，缺能成本的设置主要为了确保***供能可靠性。本文对不同用户的冷、热、电、氢等不同负荷设置不同的缺能成本，一方面是充分考虑不同能源品种间用能特性差异，尤其是氢能易于大规模长时间存储特性，有利于在对用户用能体验影响不大的情况下，消除尖峰负荷，从而降低设备建设容量，提高设备利用率及投资收益；另一方面在供能不足等极端情况下，合理协调能源供给及切除负荷，降低供能影响。
供电的可靠性要求相对高于供热(冷)的可靠性要求，而供热(冷)的可靠性要求相对高于供氢的可靠性要求，因而电能的缺电成本设置普遍更高，氢能的缺能成本最低。从供电内部来看，医院等供电可靠性要求更高的用户，单位缺电成本设置更高。从供热(冷)***内部看，在供热(冷)舒适裕度内，供能中断对用户影响很小，如室内温度在最适宜温度周围较小范围波动时对员工工作效率产生影响很小，因此单位缺能成本设为0；工业热负荷相对居民可靠性要求更高，因此单位缺能成本相对更高。从供氢***内部看，由于氢能可大规模长时间存储，因此单位缺能成本设为0。
(2)储热奖惩成本
储热奖惩成本利用热量存储成本较低、存储损耗很小、存储规模较大的优点，同时结合用电峰谷电价，在每个时刻设置差异化的储热奖惩成本，储热为奖赏，供热为惩罚，进而利用不同时段的差异化奖惩成本，引导储热装置在用电低谷时段储热，用电高峰时段供热。
图3是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度方法的光伏发电出力曲线示意图；
选取某小型园区作为算例进行分析，其典型日居民生活用能负荷、商业用能负荷及分布式光伏发电出力曲线如图3所示。其他供能机组及关键参数如表1。
表1供能机组及关键参数
Figure BDA0004140065850000141
Figure BDA0004140065850000151
假定地区天然气供应充足，天然气价格为3.5元/m3，燃烧1立方米天然气产生热值为10.6kWh，折合成单位热值价格为0.330元/(kWh)。基于优先消纳园区分布式光伏考虑，设定弃光成本为1元/(kWh)。图4是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度方法的分时电价示意图，并以此作为储热奖惩成本。供热舒适裕度设定较小，仅在燃气锅炉及余热回收机组满发尚不足以满足热负荷需求时才允许出现，最大值为热负荷的2％。
图5是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度方法的电功率的优化运行结果示意图，从图中可以看出，在用电高峰时段，园区电力供应以燃气轮机发电以及分布式光伏发电为主，经济性从高到低为光伏发电、燃气轮机发电、外来电；在夜晚用电低谷时段，电力供应以外来电为主。谷电相变蓄热设备在24点到4点进行连续蓄热，此外，8时刻的光伏发电出力高于用电负荷，受弃电成本较高影响，进行了功率较小的蓄热。
图6是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度方法的热功率的优化运行结果示意图，从图中可以看出，热力供应以燃气锅炉为主，但余热回收的经济性优于燃气锅炉。受奖惩成本引导，相变蓄热设备在12时和13时进行供热。16时、17时、18时，因有较小的热力供应缺口，而有小功率的供热舒适裕度。
谷电相变蓄热设备充当负荷增加的消纳能力主要在于夜晚用电低谷时段以及分布式光伏弃电时段，合计共有618kWh；因供热的热电解耦作用而释放的消纳能力约有420kWh，本算例中，由于余热回收设备供热经济性更好，谷电相变蓄热设备供热替代的为燃气锅炉，若出于消纳考虑，可替代余热回收设备出力，进而释放燃气轮机发电出力，增加可再生能源消纳能力。
本方法的优点：
(1)利用不同类型用户对电、热、冷、氢等不同用能类型的可靠性需求差异，实现电、热、冷、氢的协调调度，能够在供能短缺等极端情况下按照可靠性需求高低进行切负荷先后处理，保障医院等重要用户的供电等关键需求供能可靠性；
(2)能够在用电低谷时段进行储能，在供热高峰时段利用储能供能，增加***的新能源及可再生能源消纳能力；
(3)利用氢能的易于大规模、长时间存储的特性，通过氢电耦合解耦，以氢能作为新能源的多元化利用能量载体，低成本增强***调峰能力；
(4)当负荷尖峰时段很小时，可通过切除部分热力、氢能等可靠性要求低的负荷进行消峰，降低机组建设及备用容量，节约***建设成本，增加供能收益率。
***实施例一
根据本发明实施例，提供了一种氢电耦合***的优化调度***，图7是本发明实施例的氢电耦合***的优化调度***的示意图，如图7所示，具体包括：
建模模块：用于根据能源的生产、转换、输送和存储对氢电耦合***进行建模得到建模表达式；
建模模块具体用于：
根据能源的生产建模得到光伏发电机组输出功率、气电机组输出功率、风电机组输出功率、煤电机组输出功率、热电联产机组输出功率、燃气锅炉输出功率和燃煤锅炉输出功率建模表达式：
根据能源的转换建模得到热泵输出功率、电制冷机输出功率、电制氢设备输出功率、余热回收设备输出功率、余热回收设备输出功率和氢燃料电池设备输出功率；
根据能源的输送建模得到供冷管道的送端功率、受端功率和网损功率，热力管道的送端功率、受端功率和网损功率，输氢管道的送端功率、受端功率和网损功率，公路的送端功率、受端功率和网损功率，电网的送端功率、受端功率和网损功率；
根据能源的存储建模得到电化学储能、储氢设备储能、抽水蓄能储能、储煤场储能和谷电相变蓄热装置储能。
建立模块:用于根据电、热、冷和氢四种终端能源需求建立需求表达式，其中需求表达式包括：电负荷表达式、热负荷表达式、冷负荷表达式和氢负荷表达式；
约束条件模块：用于根据建模表达式和需求表达式建立约束条件；
约束条件模块具体用于：根据建模表达式和需求表达式建立能量平衡约束、设备出力功率上下限约束、设备利用率约束和储能平衡约束。
计算模块：用于以氢电耦合***总成本最低为目标函数，在约束条件下计算氢电耦合***的最低总成本。
计算模块具体用于：以氢电耦合***总成本最低为目标函数，在约束条件下计算氢电耦合***的最低总成本，目标函数包括：燃料成本、运维成本、启停成本、排放成本、弃能成本、缺能成本和储热奖惩成本。
本发明实施例是与上述方法实施例对应的***实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。
装置实施例一
本发明实施例提供一种氢电耦合***的优化调度装置，如图8所示，包括：存储器80、处理器82及存储在存储器80上并可在处理器82上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。
装置实施例二
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有信息传输的实现程序，程序被处理器52执行时实现上述方法实施例中的步骤。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换本发明各实施例技术方案，并不使相应技术方案的本质脱离本方案的范围。

Claims (10)

1.一种氢电耦合***的优化调度方法，其特征在于，包括：
S1、根据能源的生产、转换、输送和存储对氢电耦合***进行建模得到建模表达式；
S2、根据电、热、冷和氢四种终端能源需求建立需求表达式，其中需求表达式包括：电负荷表达式、热负荷表达式、冷负荷表达式和氢负荷表达式；
S3、根据建模表达式和需求表达式建立约束条件；
S4、以氢电耦合***总成本最低为目标函数，在约束条件下计算氢电耦合***的最低总成本。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1具体包括：
根据能源的生产建模得到光伏发电机组输出功率、气电机组输出功率、风电机组输出功率、煤电机组输出功率、热电联产机组输出功率、燃气锅炉输出功率和燃煤锅炉输出功率建模表达式：
根据能源的转换建模得到热泵输出功率、电制冷机输出功率、电制氢设备输出功率、余热回收设备输出功率、余热回收设备输出功率和氢燃料电池设备输出功率；
根据能源的输送建模得到供冷管道的送端功率、受端功率和网损功率，热力管道的送端功率、受端功率和网损功率，输氢管道的送端功率、受端功率和网损功率，公路的送端功率、受端功率和网损功率，电网的送端功率、受端功率和网损功率；
根据能源的存储建模得到电化学储能、储氢设备储能、抽水蓄能储能、储煤场储能和谷电相变蓄热装置储能。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S3具体包括：根据建模表达式和需求表达式建立能量平衡约束、设备出力功率上下限约束、设备利用率约束和储能平衡约束。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S4具体包括：以氢电耦合***总成本最低为目标函数，在约束条件下计算氢电耦合***的最低总成本，目标函数包括：燃料成本、运维成本、启停成本、排放成本、弃能成本、缺能成本和储热奖惩成本。
5.一种氢电耦合***的优化调度***，其特征在于，包括：
建模模块：用于根据能源的生产、转换、输送和存储对氢电耦合***进行建模得到建模表达式；
建立模块:用于根据电、热、冷和氢四种终端能源需求建立需求表达式，其中需求表达式包括：电负荷表达式、热负荷表达式、冷负荷表达式和氢负荷表达式；
约束条件模块：用于根据建模表达式和需求表达式建立约束条件；
计算模块：用于以氢电耦合***总成本最低为目标函数，在约束条件下计算氢电耦合***的最低总成本。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述建模模块具体用于：
根据能源的生产建模得到光伏发电机组输出功率、气电机组输出功率、风电机组输出功率、煤电机组输出功率、热电联产机组输出功率、燃气锅炉输出功率和燃煤锅炉输出功率建模表达式：
根据能源的转换建模得到热泵输出功率、电制冷机输出功率、电制氢设备输出功率、余热回收设备输出功率、余热回收设备输出功率和氢燃料电池设备输出功率；
根据能源的输送建模得到供冷管道的送端功率、受端功率和网损功率，热力管道的送端功率、受端功率和网损功率，输氢管道的送端功率、受端功率和网损功率，公路的送端功率、受端功率和网损功率，电网的送端功率、受端功率和网损功率；
根据能源的存储建模得到电化学储能、储氢设备储能、抽水蓄能储能、储煤场储能和谷电相变蓄热装置储能。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述约束条件模块具体用于：根据建模表达式和需求表达式建立能量平衡约束、设备出力功率上下限约束、设备利用率约束和储能平衡约束。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述计算模块具体用于：以氢电耦合***总成本最低为目标函数，在约束条件下计算氢电耦合***的最低总成本，目标函数包括：燃料成本、运维成本、启停成本、排放成本、弃能成本、缺能成本和储热奖惩成本。
9.一种氢电耦合***的优化调度装置，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的氢电耦合***的优化调度方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的氢电耦合***的优化调度方法的步骤。
CN202310286560.7A 2023-03-17 2023-03-17 氢电耦合***的优化调度方法、***及装置 Pending CN116316888A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310286560.7A CN116316888A (zh) 2023-03-17 2023-03-17 氢电耦合***的优化调度方法、***及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310286560.7A CN116316888A (zh) 2023-03-17 2023-03-17 氢电耦合***的优化调度方法、***及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116316888A true CN116316888A (zh) 2023-06-23

Family

ID=86802904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310286560.7A Pending CN116316888A (zh) 2023-03-17 2023-03-17 氢电耦合***的优化调度方法、***及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116316888A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117060491A (zh) * 2023-10-11 2023-11-14 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 风光混合储能***的运行优化方法、***、介质及设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117060491A (zh) * 2023-10-11 2023-11-14 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 风光混合储能***的运行优化方法、***、介质及设备
CN117060491B (zh) * 2023-10-11 2024-01-30 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 风光混合储能***的运行优化方法、***、介质及设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108154309B (zh) 计及冷热电多负荷动态响应的能源互联网经济调度方法
CN109474025B (zh) 一种园区级综合能源***优化调度模型
CN109919399B (zh) 一种综合能源***日前经济调度方法及***
WO2019205561A1 (zh) 一种含压缩空气储能的cchp微网结构及其运行方法
CN111639824A (zh) 一种含电转气的区域综合能源***热电优化调度方法
CN109298634B (zh) 一种综合能源***两阶段鲁棒优化调度方法
CN105955931B (zh) 面向高密度分布式光伏消纳的区域能源网络优化调度方法
CN112329259B (zh) 一种多能互补冷热电联供微电网框架及其建模方法
CN112836882B (zh) 考虑设备负载率变化的区域综合能源***运行优化方法
CN112446546B (zh) 一种考虑能源可靠性的综合能源***两阶段优化配置方法
CN110286590A (zh) 考虑多类型能源存储的冷热电联供***日前优化调度方法
CN117081143A (zh) 促进分布式光伏就地消纳的园区综合能源***协调优化运行方法
CN115170343A (zh) 一种区域综合能源***分布式资源和储能协同规划方法
CN116316888A (zh) 氢电耦合***的优化调度方法、***及装置
CN113806952B (zh) 一种考虑源-荷-储的冷热电综合能源***及其优化运行方法
CN111125611B (zh) 面向多场景的冷-热-电微能网群两阶段优化调度方法
CN114362152B (zh) 综合能源***多时间尺度调度方法
CN114387129B (zh) 考虑天然气管网的综合能源调度方法、装置、设备及介质
CN114330835A (zh) 一种综合能源微网中电/热混合储能***的优化配置方法
CN113822598A (zh) 一种考虑能量流动环节的综合能源***能效分析方法与***
CN113794242A (zh) 一种计及天然气网动态特性的区间优化调度方法
Ma et al. Optimization of Integrated Energy System Scheduling Considering Stepped Carbon Emission Trading Mechanism and Electricity Heat Demand Response
CN111520841A (zh) 基于高效低碳排放准则的冷热电三联供***调控策略
Fu et al. Optimal Operation strategy of low-carbon integrated energy system considering power to gas and carbon capture technology
Zhao et al. CCHP Capacity Optimization with User Demand Characteristics

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination