【技术实现步骤摘要】
考虑富氧气体利用的综合能源系统经济性提升方法
本专利技术属于电力系统
，特别涉及一种改善含电转氢的综合能源系统经济性的方法。
技术介绍
在热电、风电共同存在的区域内，由于以热定电的规则存在，使得热电联产机组调节方式不灵活，风电机组缺乏可控性，导致大量风电被浪费。所以，可以利用电锅炉、储电装置、电转氢来增加热电联产机组的灵活性。其中，电转氢不仅可以提升热电联产机组灵活性，还能满足日益增长的氢燃料电池车的氢气需求，在当今综合能源系统中扮演了越来越重要的作用。电转氢常常通过电解水来进行，但电解水在产生氢气的同时也会产生富氧气体，现在往往直接把这些富氧气体排放到空气中。若是能够把这些富氧气体利用起来，将会大大提高综合能源系统的经济性，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种考虑富氧气体利用的综合能源系统经济性提升方法，其将富氧气体纯化和综合能源系统结合并综合调度，可大大提高综合能源系统的经济性。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：一种考虑富氧气体利用的综合能源系统经济性提升方法，包括如下步骤：步骤1，分析富氧气体的杂质成分，并选用适当的纯化方法；步骤2，将电转氢设备、电锅炉、储电装置、热电联产机组、火电厂机组、风力发电机组整合为综合能源系统，并分别建模；其中，电转氢设备包括电解器和储氢罐，采用步骤1选用的纯化方法；步骤3，对于建立的模型，设计目标函数和约束条件，进行优化。上述步骤1中，分析富氧气体的杂质成分包含氢气和水...
【技术保护点】
1.一种考虑富氧气体利用的综合能源系统经济性提升方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤1，分析富氧气体的杂质成分，并选用适当的纯化方法；/n步骤2，将电转氢设备、电锅炉、储电装置、热电联产机组、火电厂机组、风力发电机组整合为综合能源系统，并分别建模；其中，电转氢设备包括电解器和储氢罐，采用步骤1选用的纯化方法；/n步骤3，对于建立的模型，设计目标函数和约束条件，进行优化。/n
【技术特征摘要】
1.一种考虑富氧气体利用的综合能源系统经济性提升方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，分析富氧气体的杂质成分，并选用适当的纯化方法；
步骤2，将电转氢设备、电锅炉、储电装置、热电联产机组、火电厂机组、风力发电机组整合为综合能源系统，并分别建模；其中，电转氢设备包括电解器和储氢罐，采用步骤1选用的纯化方法；
步骤3，对于建立的模型，设计目标函数和约束条件，进行优化。
2.如权利要求1所述的考虑富氧气体利用的综合能源系统经济性提升方法，其特征在于：所述步骤1中，分析富氧气体的杂质成分包含氢气和水，因此先用催化剂使富氧气体里的氢气和氧气结合成水分子，再用分子膜筛除水分子，实现富氧气体的纯化。
3.如权利要求1所述的考虑富氧气体利用的综合能源系统经济性提升方法，其特征在于：所述步骤2中，电转氢设备的建模方法是：
电转氢设备包括电解器和储氢罐，分别进行建模；
电网络为电解器提供电能其中i代表第i个电解器，t代表第t个小时，电能通过AC/DC变换器以效率ηi,1转换为然后通过电解器的电化学反应，将电能中一部分电能用于生产氢气，另一部分电能转化为热能用公式表达记为：
把电解器模型分解为热子模型和化学子模型，各个模型描述如下：
化学子模型：和用式(2)和(3)表示：
式中icell为电解器中电解电池的电流密度，Ucell函数为电池操作电压，Utn函数为非应激电压，Ti,t为电解器的工作温度；
基于式(2)和(3)，得到和电解器的工作温度Ti,t三个状态变量之间的关系为：
式(4)阐述了温度Ti,t通过电网络决定和的输出比例；
热子模型：
通过控制电解器的热输出来决定工作温度Ti,t，EL指电解器集合：
式中Ct是热容常数，Rt＝0.164℃/W，ηi,2是电解器把热量转化成温度的效率，是损失到空气中的能量，Ti,t是电解器工作温度，Ta是环境温度；式(5)转化为离散化模型：
工作温度满足以下约束：
Ti是电解器允许温度下限，是电解器允许温度上限；
储氢罐的数学模型：
电解器用于产生的氢的能量为
式中，ni,t是氢气的产量，是生产每千克氢气所需的能量；由式(9)得知对于储氢罐来说，氢气的产量ni,t主要的调度变量是储氢罐的气压，因此用理想气体定律来计算：
式中，HS是储氢罐集合，ΔPri,t是第i个储氢罐在时间t的气压变化，R是理想气体常数，Ti是第i个储氢罐的温度，Vi是第i个储氢罐体积；其他的限制如下：
式中，Pri是储氢罐允许的气压下限，是储氢罐允许的气压上限。
4.如权利要求1所述的考虑富氧气体利用的综合能源系统经济性提升方法，其特征在于：所述步骤2中，热电联产机组的建模方法是：
Ki表示第i号热电联产机组边界的数量；
采用线性模型表示燃料成本，含凸可行域的热电联产机组的电能及热能输出为：
式中，x,y,z为各个坐标值，x坐标对应热能，y坐标对应电能，z坐标对应成本，c是燃料成本，CHP是热电联产机组集合，αi,t是凸优化系数，Ki代表热电联产机组的边界数量，ci,t是第i个热电联产机组在t时刻的发电成本；
电能量守恒和热量守恒表示为：
式中，分别是电解器、热电联产机组、电锅炉、风力发电机组、储电装置产出的电能，p′i,t是产出的总电能，分别是热电联产机组、电锅炉、电解器产出的热能，q′...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁昊晖，丁一原，葛毅，胡秦然，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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