一种互补能源系统的结构优化方法及装置.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CN114172192A(43)申请公布日2022.03.11(21)申请号202111366119.7H02J15/00(2006.01)(22)申请日2021.11.18C25B1/04(2021.01)(71)申请人华能新能源股份有限公司地址100036北京市海淀区复兴路甲23号10、11层申请人北京华能新锐控制技术有限公司(72)发明人叶林王雅宾李洪灯刘吉辰张澈梁思超王军陈婷婷徐峰冯翔宇(74)专利代理机构北京中知法苑知识产权代理有限公司11226代理人李明赵吉阳(51)Int.Cl.H02J3/38(2006.01)H02J3/28(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称一种互补能源系统的结构优化方法及装置(57)摘要本发明提供了一种互补能源系统的结构优化方法及装置，该方法包括：获取互补能源系统的负载功率需求；建立光伏发电子系统中光伏发电单元的第一输出功率模型以及储能发电子系统中储能发电单元的第二输出功率模型；基于互补能源系统的结构参数，以系统总成本为目标构建互补能源系统的目标函数模型；基于负载功率需求、第一输出功率模型及第二输出功率模型，确定结构参数对应的结构参数范围；在结构参数范围内，计算目标函数模型的最优解，并基于最优解对应的目标结构参数确定互补能源系统的结构设计方案。从而在满足用户负载需求的情况下实现了互补能源系统的经济最大化运行，降低了互补能源系统的成本，提高了系统的综合经济性能。CN114172192ACN114172192A权利要求书1/2页1.一种互补能源系统的结构优化方法，其特征在于，所述互补能源系统包括：光伏发电子系统和储能发电子系统，所述方法包括：获取所述互补能源系统的负载功率需求；建立所述光伏发电子系统中光伏发电单元的第一输出功率模型以及所述储能发电子系统中储能发电单元的第二输出功率模型；基于所述互补能源系统的结构参数，以系统总成本为目标构建所述互补能源系统的目标函数模型；基于所述负载功率需求、所述第一输出功率模型及所述第二输出功率模型，确定所述结构参数对应的结构参数范围；在所述结构参数范围内，计算所述目标函数模型的最优解，并基于所述最优解对应的目标结构参数确定所述互补能源系统的结构设计方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立所述光伏发电子系统中光伏发电单元的第一输出功率模型，包括：基于所述光伏发电单元中光伏阵列的属性参数，建立所述光伏阵列的第三功率输出模型；基于逆变器的属性参数及所述第三功率输出模型，建立所述第一输出功率模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述储能发电单元存储的发电能源为氢气，所述储能发电单元由电解槽、储氢罐及燃料电池构成，所述建立所述储能发电子系统中储能发电单元的第二输出功率模型，包括：基于所述电解槽的属性参数，建立所述电解槽的第四功率输出模型；基于所述储氢罐的属性参数，建立所述储氢罐的蓄能模型；基于所述第四功率输出模型、所述蓄能模型及所述燃料电池的属性参数，建立所述第二输出功率模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述结构参数包括：光伏阵列的数量、光伏阵列占据的区域面积、电解槽的数量、燃料电池的数量以及逆变器的数量，所述基于所述负载功率需求、所述第一输出功率模型及所述第二输出功率模型，确定所述结构参数对应的结构参数范围，包括：基于所述负载功率需求及光伏阵列占据的区域面积，确定所述光伏阵列的数量选择范围；基于所述光伏阵列的数量选择范围，确定不同光伏阵列对应的电解槽的数量、燃料电池的数量以及逆变器的数量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述互补能源系统的目标函数模型通过如下公式表示：其中，Min.TNPC表示系统总成本，i代表系统中设备组的编号，TNPCi表示第i个设备组的成本，N为光伏阵列的数量，Ccapital为初始投资成本，Creplacement为置换成本，Cmaintenance为保养2CN114172192A权利要求书2/2页和维修成本，时间单位均为1年；R为系统使用时间，ir为基于名义利率和年度通货膨胀率的实际利率；y和L分别表示系统中各个设备的更换次数和使用寿命。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述结构参数范围内，计算所述目标函数模型的最优解，包括：在所述结构参数范围内，采用量子帝企鹅优化算法对所述目标函数模型进行求解，得到所述目标函数模型在不同结构参数下对应的系统成本计算值；基于所述系统成本计算值确定为所述目标函数模型的最优解。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述系统成本计算值确定为所述目标函数模型的最优解，包括：对不同结构参数对应的所述系统成本计算值进行排序，确定最小系统成本值