一种含储氢装置的多能源系统提升能源利用率的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种含储氢装置的多能源系统提升能源利用率的方法，属于电力系统及多能源技术领域，该方法首先对多能源系统中风力发电、光伏发电、燃料电池发电、电转氢、储能及热源进行建模；然后通过多能源之间的能量耦合关系建立多能源系统的能量功率平衡模型，根据储氢设备的稳定运行约束，建立多能源系统的能源利用功率优化模型；最后采用多目标差分进化算法对多能源系统能源利用功率优化模型进行求解，根据典型日多能源利用量得到一年多能源系统能源利用量，得到含储氢装置在多能源系统能源利用量提高比率。本发明专利技术借助于储氢装置判断多能源系统运行中能源利用的提升效率，突出储氢装置对多能源系统能源利用率提升的关键性。

A method of improving energy utilization rate of multi energy system with hydrogen storage device

【技术实现步骤摘要】
一种含储氢装置的多能源系统提升能源利用率的方法
本专利技术涉及电力系统及多能源
，尤其涉及一种含储氢装置的多能源系统提升能源利用率的方法。
技术介绍
储氢是可再生能源开发利用系统以及实现多能源系统运行能源利用提升的重要组成部分和关键支撑技术。在现在储能技术中，最符合绿色开发、更适合利用普及和在
可以得到突破的就是氢能。现有的主要制氢技术主要包括天然氢制氢、生物质制氢以及水制氢等等。传统多能源系统运行中，大多储能系统多为储电，其缺点是储电价格昂贵，这就造成了弃风、弃光现象比较严重，仅从传统的特定能源运行中，这就造成了可再生能源极大的浪费，能源的利用效率低下。储氢装置的多能源系统以电-氢综合能源系统为整体，采用新型电转氢技术的氢-电力耦合系统，对P2G、储氢设备容量与系统能源使用量的关系进行线性分析，在储氢装置的容量配置成本达到最低的基础上，提高能源调度利用率，并将多能源消纳的运行成本降到最低，提升含储氢装置的多能源系统能源利用的有效性。利用储氢装置代替蓄电池能够有效减小储能成本，并有效提高多能源系统对弃电的利用率。专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含储氢装置的多能源系统提升能源利用率的方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤1：对多能源供能系统设备包括：电源设备、热源设备、氢源设备进行建模；/n步骤2：结合步骤1所建的设备模型，建立含储氢装置的功率平衡模型，为保证储氢设备的稳定运行，对气源装置及储氢装置的充放能进行约束；/n步骤3：结合功率平衡模型，考虑含储氢装置调节后电功率消纳、氢功率消纳及热功率消纳，得到典型日的总消纳能量，建立含储氢装置的多能源系统的能源使用量模型；/n步骤4：采用多目标差分进化算法对多能源系统的能源使用量模型进行求解，得到典型日电、氢、热最大消纳及能源利用量最大值；/n步骤5：计算一年中含储氢装置的多能源系...

【技术特征摘要】
1.一种含储氢装置的多能源系统提升能源利用率的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：对多能源供能系统设备包括：电源设备、热源设备、氢源设备进行建模；
步骤2：结合步骤1所建的设备模型，建立含储氢装置的功率平衡模型，为保证储氢设备的稳定运行，对气源装置及储氢装置的充放能进行约束；
步骤3：结合功率平衡模型，考虑含储氢装置调节后电功率消纳、氢功率消纳及热功率消纳，得到典型日的总消纳能量，建立含储氢装置的多能源系统的能源使用量模型；
步骤4：采用多目标差分进化算法对多能源系统的能源使用量模型进行求解，得到典型日电、氢、热最大消纳及能源利用量最大值；
步骤5：计算一年中含储氢装置的多能源系统提升能源利用比率。


2.根据权利要求1所述的一种含储氢装置的多能源系统提升能源利用率的方法，其特征在于：
所述电源设备建模包括：风力发电模型、光伏发电模型和氢燃料电池发电模型；
(a)风力发电模型：
风能具有不确定性，则风力发电机的输出功率与风速密切相关，其输出功率Pw与实际风速v之间可描述为：



其中，Pr为风机的额定输出功率；vi为切入风速；vo为切出风速；vr为额定风速；
(b)光伏发电模型：
光伏发电除了和光伏电池容量有关，其单组光伏电池输出功率主要受当地的光强强度和环境温度的影响，单组单位面积内的光伏发电板输出功率模型为：



其中，Pp为光伏输出功率；Ps为测试测试条件下的光伏发电最大出力功率；r为实际光照强度；R为最大光照强度；k为功率温度系数；Tf为实际环境温度；Tp为标准测试条件下的温度；
(c)氢燃料电池发电模型：
使用氢气作为燃料电池能源燃料，通过将氢气及氧气通入燃料电池内，通过催化剂的作用产生电能；其模型可以表示如下：



其中，为燃料电池产生的电功率；ηe为燃料电池发电效率因数；为每立方米氢气发出等值电量，m3/KW·h；Vuse为燃气轮机消耗的氢气体积，m3；
所述氢源设备建模包括：P2G机组模型和储氢装置模型；
(d)P2G机组模型：
P2G装置是将电能转化为氢气的过程：



其中，为P2G装置输出的氢功率；为P2G装置输入的电功率；ηP2G为P2G装置的效率；
(e)储氢装置模型：
P2G装置产出的氢气可以需要气或电负荷时，分别供给氢负荷、氢燃料电池；而在不需要氢气时，将其存储在储氢罐中；储氢模型为：



其中，为t时刻注入储气罐的氢功率；为t-Δt1时刻储存的氢功率；为t时刻产生氢功率；为t时刻释放氢功率；Δt1为P2G装置调度时间间隔；
所述热源设备建模包括电锅炉模型和氢锅炉模型；
(f)电锅炉模型：
Ph1(t)＝ηhot,c·Phot,c(t)
其中，Ph1(t)为t时段产生的热功率；Phot,c(t)为t时段电锅炉装置输入的电功率；ηhot,c为电热转化效率；
(g)氢锅炉模型：



其中，Ph2(t)为t时段产生的热功率；Phot，H2(t)为t时段氢锅炉装置输入的氢功率；ηhot，H2为氢热转化效率；
Ph(t)＝Ph1(t)...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕云，张俊久，孙鹏，左浩，刘硕，郑晨，田龙飚，袁元缘，孙月莹，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21