一种海上风电的电制氢装置配置方法、系统、设备及介质.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115169129A(43)申请公布日2022.10.11(21)申请号202210832592.8G06F111/04(2020.01)(22)申请日2022.07.15G06F119/08(2020.01)G06F119/12(2020.01)(71)申请人广东电网有限责任公司地址510000广东省广州市越秀区东风东路757号(72)发明人高志华余浩陈鸿琳刘文昕卢洵左郑敏应雨恒钟治垚艾小猛孙辉方家琨(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202专利代理师吕金金(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)G06F17/18(2006.01)G06Q50/04(2012.01)权利要求书4页说明书13页附图2页(54)发明名称一种海上风电的电制氢装置配置方法、系统、设备及介质(57)摘要本发明涉及海上风电技术领域，尤其涉及一种海上风电的电制氢装置配置方法、系统、设备及介质，包括：基于电解槽的多物理场过程，建立电制氢装置温度特性模型；以系统的投资成本和运行成本之和最小为优化目标，考虑电制氢装置温度特性模型和电力系统运行约束条件，建立电制氢装置配置优化模型；求解电制氢装置配置优化模型，获取电制氢装置的最优配置方法。相比于现有技术，本发明综合考虑了温度对电制氢装置性能的影响以及电制氢装置型号的选择，利用建立的电制氢装置配置优化模型获取电制氢装置的最优配置方案，提升了海上风电制氢系统的经济性，保证了系统的可靠性。CN115169129ACN115169129A权利要求书1/4页1.一种海上风电的电制氢装置配置方法，其特征在于，包括以下步骤：基于电解槽的多物理场过程，建立电制氢装置温度特性模型；以系统的投资成本和运行成本之和最小为优化目标，考虑电制氢装置温度特性模型和电力系统运行约束条件，建立电制氢装置配置优化模型；求解电制氢装置配置优化模型，获取电制氢装置的最优配置方法。2.如权利要求1所述的一种海上风电的电制氢装置配置方法，其特征在于：所述投资成本包括电制氢装置投资成本以及与其配套的储氢装置投资成本，所述投资成本的计算公式为：Cinv＝CRF*(CPtH.inv+CHS.inv)式中，Cinv表示投资成本；CRF表示投资回报率；CPtH.inv表示电制氢装置的总投资成本；CHS.inv表示储氢装置的总投资成本；γ表示折现率，取5％；Nyear表示电制氢装置的生命周期，取20年；Nh表示在位置h处，海上风电制氢的可规划数量；表示第i类电制氢装置的单价，单位是RMB/台；表示位置h处、第i类电制氢装置的规划数量；OHS.inv表示储氢装置的容量单价，单位是RMB/kg；表示在位置h处，储氢装置的规划容量。3.如权利要求1所述的一种海上风电的电制氢装置配置方法，其特征在于：所述运行成本包括电力系统运行成本和氢能运行成本，所述运行成本的计算公式为：op式中，C表示运行成本；Ns表示选取的典型场景总数量；表示第s个典型场景的电力2CN115169129A权利要求书2/4页系统运行成本；表示场景s的氢能运行成本；ps表示典型场景s对应的场景概率；T表示运行时段数，取24；Ng表示系统内燃煤机组的数量；表示机组g的燃料成本函数；Pg.t.s表示s场景、t时刻、机组g的有功出力；表示s场景、t时刻、机组g的开机成本；表示scur场景、t时刻、机组g的停机成本；Nw表示系统内海上风电的数量；k表示弃风惩罚系数；表示s场景、t时刻、海上风电w的最大可用出力；Pw.t.s表示s场景、t时刻、海上风电w的hs实际有功出力；k表示储氢装置的储存费用，单位是RMB/kg；SOHh.t.s表示s场景、t时刻、位置h处的储氢装置内氢气的总质量；表示氢气的售价，单位是RMB/kg；表示s场景、t时刻、位置h处储氢装置向氢负荷提供的氢气质量。4.如权利要求1所述的一种海上风电的电制氢装置配置方法，其特征在于，所述电制氢装置温度特性模型为：式中，表示对电解槽的电功率、电流和温度关系进行线性化处理；s表示第s个典型场景；t表示第t个时刻；h表示位置h处；i表示第i类电制氢装置；表示电解槽电功率；表示电解槽温度；表示电解槽电流；Δt表示时间间隔；Cp.i表示电解槽内电解质的热容；Uth表示热中性电压；表示冷却系统消耗的电功率；表示冷却系统的制冷效率；表示散热系数；Ten表示环境温度；表示电制氢装置功率；表示电制氢装置产生的氢气质量；表示串联电解单元数；表示氢气的摩尔质量；F表示法拉第常数；表示在位置h处、第i类电制氢装置的规划变量，其值为0、1；用于分别表示电解槽电功率、冷却系统功率、电解槽温度和电解槽电流的最小值；用于分别表示电解槽电功率、冷却系统功率、电解槽温度和电解槽电流；用于分