一种考虑氢能的综合能源系统运行优化方法技术方案

本发明专利技术提供了一种考虑氢能的综合能源系统运行优化方法，包括：针对考虑氢能的综合能源系统，包括电力系统、天然气系统和氢储能系统，以设备运行约束、电力网络约束、子系统间的耦合约束为运行约束条件，以最小化运行成本为目标函数，建立所述综合能源系统的运行优化模型；向所述运行优化模型输入综合能源系统的运行参数，求解所述运行优化模型得到综合能源系统的优化运行方案；其中，所述综合能源系统的运行参数包括系统结构参数、负荷参数、设备运行参数、能量传输损耗参数、环境成本参数和出售氢气的收益参数。本发明专利技术充分考虑了电力系统、天然气系统和氢储能系统间的能量耦合约束，优化模型更加全面合理，得到的优化运行方案更加符合实际。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑氢能的综合能源系统运行优化方法
本专利技术涉及综合能源系统
，尤其是涉及一种考虑氢能的综合能源系统运行优化方法。
技术介绍
传统能源系统存在能源形势比较单一，能源利用率不高的缺点。综合能源系统能够综合利用电、热冷、气等多种能源，综合能源系统以其较高的能源利用效率成为了近些年能源领域发展的重点。但是综合能源系统的环保程度仍有提升空间，考虑氢能参与的综合能源系统成为了进一步提升其环保效能的关键技术之一。氢能是近几年乃至未来新能源发展的重要方向之一。氢能以其能源利用率高、低碳环保的优势，得到能源领域的高度关注，也是实现碳中和目标的技术手段之一。但是氢能存在难以大规模储存和长距离运输的缺点。然而天然气系统能够大规模运输和存储，但是其能量转换效率只有45％～65％。因此，利用综合能源系统有效协调各类能源及多能互补的特点，可以有效提高各类能源的利用效率，实现系统的经济高效运行。现有综合能源系统运行优化方法大多数只考虑电力系统、天然气系统等参与运行场景，未考虑氢能系统参与运行场景，未充分考虑综合能源系统运行成本，未考虑氢能与二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑氢能的综合能源系统运行优化方法，其特征在于，包括：/n针对考虑氢能的综合能源系统，所述综合能源系统包括电力系统、天然气系统和氢储能系统，以设备运行约束、电力网络约束、子系统间的耦合约束为运行约束条件，以最小化运行成本为目标函数，建立所述综合能源系统的运行优化模型；/n向所述运行优化模型输入综合能源系统的运行参数，求解所述运行优化模型得到综合能源系统的优化运行方案；其中，所述综合能源系统的运行参数包括系统结构参数、负荷参数、设备运行参数、能量传输损耗参数、环境成本参数和出售氢气的收益参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑氢能的综合能源系统运行优化方法，其特征在于，包括：
针对考虑氢能的综合能源系统，所述综合能源系统包括电力系统、天然气系统和氢储能系统，以设备运行约束、电力网络约束、子系统间的耦合约束为运行约束条件，以最小化运行成本为目标函数，建立所述综合能源系统的运行优化模型；
向所述运行优化模型输入综合能源系统的运行参数，求解所述运行优化模型得到综合能源系统的优化运行方案；其中，所述综合能源系统的运行参数包括系统结构参数、负荷参数、设备运行参数、能量传输损耗参数、环境成本参数和出售氢气的收益参数。


2.根据权利要求1所述的考虑氢能的综合能源系统运行优化方法，其特征在于，所述目标函数为：
z＝min(f1+f2+f3+f4-f5)；
其中，z为综合能源系统的运行成本；f1、f2、f3、f4、f5分别表示设备运行成本、能量转换成本、环境成本、传输损耗成本和出售氢气带来的收益；
f1＝f1TH+f1GT+f1FC+f1B+f1G+f1H；
f1TH、f1GT、f1FC分别为火电机组、燃气轮机、燃料电池的运行成本；f1B、f1H、f1G为储电设备、储氢设备、储气设备的运行成本；分别为电制氢、甲烷合成的成本；f3为综合能源系统运行的环境成本；为储电设备的电传输损耗；为储氢设备的气传输损耗；为储气设备的气传输损耗；f5为出售氢气产生的收益。


3.根据权利要求2所述的考虑氢能的综合能源系统运行优化方法，其特征在于，
其中，T为总时间段数，NTH为火电机组的个数，为第i个火电机组在t时刻的有功出力，ai，bi，ci为第i个火电机组的成本系数；
cGT为燃气轮机的单位运行成本，NGT为燃气轮机的个数，为第i个燃气轮机在t时刻的有功出力，μGT为燃气轮机的发电效率，Δt为时段间隔；
cFC为燃料电池的单位运行成本，NFC为燃料电池的个数，为第i个燃料电池在t时刻的有功出力，μH2E为燃料电池的发电效率。


4.根据权利要求3所述的考虑氢能的综合能源系统运行优化方法，其特征在于，









其中，cB为储电设备的单位运行成本，S(t-Δt)为储能荷电状态，ηch、ηdch为t时刻储电设备的充、放电状态，Pch,t、Pdch,t为t时刻储电设备的充、放电功率，UB为储电设备的端电压，CB为储电设备的容量；
cG为储气设备的单位运行成本，EG,t-1为t-1时刻气储能系统剩余电量，PtE2G为t时刻输入储气设备的天然气功率，PtG为t时刻燃气轮机发电所消耗的天然气功率，μH2G为天然气的合成效率，μGT为燃气轮机的发电效率，NH2G为甲烷合成装置的数目，为第i个甲烷合成装置在t时刻消耗的氢能功率，NGT为燃气轮机的个数，为第i个燃气轮机在t时刻的有功出力；
cH为储氢设备的单位运行成本，EH,t-1为t-1时刻氢储能系统剩余电量，PtE2H为t时刻输入氢储能系统的氢能功率，PtH为t时刻燃料电池发电所消耗的氢能功率，μE2H为电制氢的效率，μH2E为燃料电池的发电效率，NEL为电解槽的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晨，郭祚刚，雷金勇，徐敏，袁智勇，叶琳浩，王琦，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44