一种电-热-氢综合能源系统运行模式优化设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114204605A(43)申请公布日2022.03.18(21)申请号202111449367.8H02J3/00(2006.01)(22)申请日2021.11.30(71)申请人中国科学院电工研究所地址100190北京市海淀区中关村北二条6号申请人国网内蒙古东部电力综合能源服务有限公司(72)发明人庄莹王远东曹阳姚强裴玮邓卫(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人江亚平(51)Int.Cl.H02J3/46(2006.01)H02J3/28(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图1页(54)发明名称一种电-热-氢综合能源系统运行模式优化设计方法(57)摘要本发明提出一种电‑热‑氢综合能源系统运行模式优化设计方法，包括以下步骤：第一步：获取当前时刻电‑热‑氢孤岛直流微网信息，第二步：判断各储能单元冗余状态；第三步：根据第一步和第二步输出作为输入，计算风机模式切换边界的最大值、最小值并判断t+1时刻的风机单元控制模式；第四步：设置系统各单元运行模式及最佳出力。本发明可高效提供有可再生能源接入的电热联合孤岛微电网在强不确定性场景下的运行模式设计，快速准确判断系统内各单元的控制模式及相应的切换条件，通过优化目标函数求解系统内各单元最佳出力，在保障系统强不确定性场景下的安全平稳的运行的同时减少系统运行成本，提高了电热联合的综合能源的经济性和用能效率。CN114204605ACN114204605A权利要求书1/3页1.一种电‑热‑氢综合能源系统运行模式优化设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一步：获取当前时刻电‑热‑氢孤岛直流微网信息，所述信息为由系统上层协调控制系统获取的当前时刻即t时刻的功率信息，包括制氢电解槽功率PHE,t、储氢罐单元储氢状态SOHt、风机单元功率PWT,t、电储能单元功率PEESS,t、电储能单元状态SOCt、热储能单元功率PTESS,t、热储能单元的余热状态SOTt和系统热负荷功率Phload,t，上述信息为第一步输出参数，并作为后续步骤的输入；第二步：将所述第一步输出参数作为输入，同时结合下一时刻即t+1时刻的风机发电功率预测信息、系统热负荷功率预测值和制氢需求功率值，分别表示为PWT,t+1、Phload,t+1和PHE,t+1，判断各储能单元，即电储能单元、热储能单元以及储氢单元的冗余状态，所述冗余状态用变量α表示，且包括电储能单元冗余状态αEESS,t、热储能单元冗余状态αHESS,t以及储氢单元冗余状态αHSS,t；其中，冗余状态变量α等于1，表示当前储能单元工作在安全模式，α等于0表示其对应的储能单元达到上限或下限值；上述参数PWT,t+1、Phload,t+1和PHE,t+1及冗余状态变量αEESS,t和αHSS,t输出作为第三步和第四步的输入；第三步：根据第一步和第二步输出作为输入，计算风机模式切换边界的最大值、最小值并判断t+1时刻的风机单元控制模式；第四步：设置系统各单元运行模式及最佳出力。2.根据权利要求1所述的一种电‑热‑氢综合能源系统运行模式优化设计方法，其特征在于：所述第三步包括：首先，定义风机模式切换边界最大值和最小值：ΔPWT,max和ΔPWT,min，其中，其中，SOTmax、SOTmin和SOCmax、SOCmin分别对应热储能单元的SOT的上限、下限；和电储能单元的SOC的上限、下限；σTESS和σEESS分别对应热储能单元散热损失率和电储能自放电率；ηTESS,ch、ηTESS,dis、ETESS、和分别对应热储能单元的吸热效率、放热效率、总容量、最大吸热功率和最大放热功率；ηEESS,ch、ηEESS,dis、EEESS、和对应电储能单元的充电效率、放电效率、总容量、最大充电功率和最大放电功率；其次，判断风机工作模式，其中设风机工作模式的变量为β：1)如果PWT,t+1∈[ΔPWT,min,ΔPWT,max]，则风机工作在MPPT模式，此时，β＝0；上述参数PWT,t+1和β作为第四步输入。2)如果PWT,t+1≥ΔPWT,max,则风机工作在恒功率控制模式，此时，β＝1；上述参数PWT,t+1和β作为第四步输入；3)如果PWT,t+1≤ΔPWT,min，则以保证热负荷正常供暖为前提，选择降低制氢功率或使制2CN114204605A权利要求书2/3页氢电解槽待机，具体判别式为：|PWT,t+1‑ΔPWT,min|∈[0.2PHE,rated,PHE,t+1](3)如果式(3)成立，则选择降低制氢功率，更新制氢功率为PHE,t+1＝|PWT,t+1‑ΔPWT,min|，此时风机工作在MPPT模式，β＝0，上述参数PWT,t+1、PHE,t+1和β作为