考虑多运行模式储氢罐的电制氢/甲烷系统优化调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑多运行模式储氢罐的电制氢/甲烷系统优化调度方法，其中多运行模式储氢罐模型具体包含三种模式，不同模式下电解槽和甲烷化反应器运行约束不同。考虑模型中存在非线性约束，进一步将模型线性化，可直接用于电制氢/甲烷系统优化调度中。结果表明，本方法充分考虑电制氢/甲烷系统实际运行工况，有利于电制氢/甲烷系统在实际中的应用。

【技术实现步骤摘要】
考虑多运行模式储氢罐的电制氢/甲烷系统优化调度方法
本专利技术属于综合能源系统应用领域，具体来说是一种考虑多运行模式储氢罐的电制氢/甲烷系统优化调度方法。
技术介绍
电制氢/甲烷系统可将电能转化为氢能进而再合成甲烷，在促进可再生能源开发利用和改善生存环境等方面作用显著。由于电解槽尽可能在电力市场中的电价较低时将电能转化为氢能，因此其输出特性受电力市场的影响而波动。相比电解槽分钟级内的动态特性，甲烷反应器的动态特性在小时级，因此不能像电解槽一样基于市场信息频繁地启停。储氢罐可以实现电制氢过程和氢制甲烷过程的解耦。如果储氢罐的容量足够大，可在存储足够氢之后让甲烷反应器开始工作，增加其连续运行时间。但是，储氢罐的投资成本很高，在一个系统中配置的容量不可能无限大。因此，如何在有限的储氢罐存储容量下，尽可能多的提升甲烷反应器的连续运行时间，具有重要的现实意义。从另一个角度来看，当储氢罐中存储的氢气不足时，应强迫电解槽开始进行工作，来满足正常的氢能供应。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术的不足，本专利技术从实用性角度出发，提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑多运行模式储氢罐的电制氢/甲烷系统优化调度方法，该方法基于如下多运行模式储氢罐的电制氢/甲烷系统：包括电解槽、储氢罐和甲烷反应器，其中，电解槽用于将电能转化为氢能，储氢罐用于存储氢能，甲烷反应器用于将氢能转化为甲烷，其特征在于，将储氢罐分为三种工作模式，在储氢罐的不同工作模式下约束电解槽和甲烷反应器的启停状态和工作状态，在保证电制氢/甲烷系统正常工作的前提下，最大化甲烷反应器工作时长，具体包括以下步骤：/n(1)建立储氢罐分为三种工作模式的非线性模型；/n(2)对步骤(1)中建立的非线性模型线性化；/n(3)电解槽和甲烷反应器建模；/n(4)优化调度模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑多运行模式储氢罐的电制氢/甲烷系统优化调度方法，该方法基于如下多运行模式储氢罐的电制氢/甲烷系统：包括电解槽、储氢罐和甲烷反应器，其中，电解槽用于将电能转化为氢能，储氢罐用于存储氢能，甲烷反应器用于将氢能转化为甲烷，其特征在于，将储氢罐分为三种工作模式，在储氢罐的不同工作模式下约束电解槽和甲烷反应器的启停状态和工作状态，在保证电制氢/甲烷系统正常工作的前提下，最大化甲烷反应器工作时长，具体包括以下步骤：
(1)建立储氢罐分为三种工作模式的非线性模型；
(2)对步骤(1)中建立的非线性模型线性化；
(3)电解槽和甲烷反应器建模；
(4)优化调度模型。


2.根据权利要求1所述的一种考虑多运行模式储氢罐的电制氢/甲烷系统优化调度方法，其特征在于，步骤(1)中所述储氢罐分为三种工作模式为如下三种模式：
模式1：储氢罐存储容量占额定容量0.2及以下，此时电解槽必须处于工作状态，而甲烷反应器不能从停机状态变为启动状态；
模式2：储氢罐存储容量占额定容量0.2-0.6之间，此时电解槽处于工作状态或者停机状态，甲烷反应器不能从停机状态变为启动状态；
模式3：储氢罐的存储容量占额定容量0.6及以上，此时电解槽处于工作状态或者停机状态，而甲烷反应器可以选择性地从停机状态变为启动状态。


3.根据权利要求2所述的一种考虑多运行模式储氢罐的电制氢/甲烷系统优化调度方法，其特征在于，步骤(1)中所述建立储氢罐分为三种工作模式的非线性模型的具体方法为：
储氢罐存储容量约束为：



其中，表示储氢罐在第t时段的存储容量，表示电解槽在第t时段的制氢流量，等于储氢罐在第t时段的充氢流量，表示甲烷反应器在第t时段的用氢流量，等于储氢罐在第t时段的放氢流量；
储氢罐充/放氢约束为：






其中，Ptelz和Ftmr分别表示电解槽和甲烷反应器在第t时段的输入电功率和输出天然气流量，ηelz和ηmr分别表示电解槽和甲烷反应器的转化效率，LHVh和LHVg分别表示电解槽和甲烷反应器的低位热值；
储氢罐的存储容量在一天内的始末状态保持相等约束：



其中，表示储氢罐在0...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾伟，潘光胜，陆于平，邱海峰，陆帅，姚帅，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32