一种适用制氢设备启停特性的水电制氢优化配置方法技术

本发明专利技术提出了一种适用制氢设备启停特性的水电制氢优化配置方法，包括以下步骤：S1收集和分析微电网建设当地的新能源资源可利用总量，确定新能源设备的安装参数；S2取得建设地点当地的电力负荷数据，热水需求数据和氢气需求情况,确定安装条件和设备容量上限；S3确定微电网的拓扑结构、各种能源主体形式的能流关系和微电网整体供能和运行方式；S4以微电网全生命周期综合成本最低及风光消纳率和能量效率因数为目标函数,建立符合微电网综合约束集合和目标函数构成双层配置

【技术实现步骤摘要】
一种适用制氢设备启停特性的水电制氢优化配置方法


[0001]本专利技术涉及微电网规划优化配置
，尤其一种适用制氢设备启停特性的水电制氢优化配置方法。
·

技术介绍

[0002]近年来，随着化石能源逐渐枯竭，气候问题日益加剧，大力发展清洁可再生能源降低二氧化碳排放成为重要发展趋势。然而可再生能源如光伏、风机等设备对环境的较高依赖性，导致发电侧出现较强的不确定性，给电网稳定运行调度带来了较大的挑战。微电网作为一种新型的组网形式，能够兼容多种新能源共同接入并具有较强的地区性组网能力，有利于新能源就地消纳和管理，得到了广泛的关注和发展。微电网的优化配置和能源选型是微电网建设和运营的重要问题，其中储能的配置至关重要，选取合适的储能类型和储能容量将能有效提升微电网运行的经济性和可靠性。目前，电池储能作为较为成熟的储能方式被广泛应用，然而由于蓄电池受到运行约束和容量的限制较多，为满足微电网可靠运行需要较大规模的蓄电池配置，不利于微电网安全经济运行。随着氢气制备和燃料电池技术的发展，氢气储能作为一种新型储能迅速发展，其零碳排放无污染的特点迎合如今微电网环保清洁的需求。氢气储能由于气体具备存储运输的特点，不容易受到容量上限的限制，同时储氢技术的大力发展，高压储氢技术将能保证氢气安全空间节约型储存。但目前含氢微电网的优化配置中，往往忽略氢气设备的低效率问题，从而导致大量的能量浪费，变相地增加了微电网的运营成本。同时氢气设备寿命短、昂贵的问题使得其难以被大规模配置，即无法类比蓄电池等配置较大规模的功率设备。合理分配微电网氢储、电储的比例，利用其各自的容量优势、功率响应优势将能有效提高微电网的可靠性与经济性。
[0003]一种在中国专利文献上公开的“一种微电网调度方法”，其公告号CN105896610B，此专利技术公开了一种微电网储能调度方法，通过微电网能量管理系统实时获取微电网内负荷以及各电源功率和容量情况，将其传送到主网管理系统，并且接收主网管理系统的信息和指令；如果其中一个微电网的内部输出功率不足以负担其负荷，主网管理系统所述主网管理系统根据其他微电网的监控参数，计算出其他各个微电网的调控参数因子λ，如果其他各个微电网的调控参数因子λ都不大于1，所述主网管理系统从中选择多个微电网，一起向所述内部输出功率不足的微电网进行供电，所述多个微电网的调控参数因子λ之和大于1。但是此专利技术不是多种能量形式耦合，无法通过结合电储能和氢气设备协同调度等技术提高可再生能源消纳率与系统能量效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服不能多种能量形式耦合，无法通过结合电储能和氢气设备协同调度等技术提高可再生能源消纳率与系统能量效率，提供了一种适用制氢设备启停特性的水电制氢优化配置方法，实现了多种能量形式耦合，通过结合电储能和氢气设备协同调度等技术提高可再生能源消纳率与系统能量效率。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种适用制氢设备启停特性的水电制氢优化配置方法，包括以下步骤：
[0007]S1收集和分析微电网建设当地的新能源资源可利用总量，确定新能源设备的安装参数；
[0008]S2取得建设地点当地的电力负荷数据，热水需求数据和氢气需求情况,确定安装条件和设备容量上限；
[0009]S3确定微电网的拓扑结构、各种能源主体形式的能流关系和微电网整体供能和运行方式；
[0010]S4以微电网全生命周期综合成本最低及风光消纳率和能量效率因数为目标函数,建立符合微电网综合约束集合和目标函数构成双层配置
‑
运行优化模型；
[0011]S5求解优化模型，得到微电网的优化配置方案。
[0012]本专利技术通过获取微电网所在地的新能源资源结构总量和能源关系，确定设备安装条件和上下限，汇总这些信息，完成微电网的拓扑结构和各种能源主体形式的能流关系，进而确定微电网整体供能和运行方式，通过构建函数求解优化模型，得到微电网的优化配置方案，这样就能耦合多种能量形式，高可再生能源消纳率与系统能量效率。
[0013]作为优选方案，其中S1步骤还包括：
[0014]S11收集风、光和水资源的主要气候观测数据；
[0015]S12根据S11的数据，调整光伏设备、风机和径流式水电的安装参数。
[0016]本专利技术通过收集各种能量形式的观测数据调整对应发电设备的安装参数，有利于切合微电网所在地对各种形式的能量有效利用。
[0017]作为优选方案，S2步骤还包括：
[0018]S21收集电力负荷数据和氢气需求数据：政府、工业和居民用电情况、节假日、双休日和工作日的负荷特性数据和建设区域内氢燃料电池汽车运行数据、耗气参数、氢气工业以及氢气营销商的氢气需求量数据；
[0019]S22根据建设区域的新能源设备的布置面积，政府相关用地标准和氢气安全距离，确定各种设备的最大安装容量和数量。
[0020]本专利技术收集电力负荷数据和氢气需求数据并根据所得数据布置新能源设备面积，确定各种设备的最大安装容量和数量，有利于合理规划微电网的各种能量形式存储释放。
[0021]作为优选方案，S3步骤还包括：
[0022]S31根据各种能源主体形式的能量流盈亏综合判定微电网整体供能的盈亏；
[0023]S32若微电网整体供能为盈则执行此步骤：分布式电源利用新能源产生电能供应给电负荷，多余的电能将存储于储电装置、或利用电解制氢装置进行制氢并存储于储氢装置或售卖给主网；
[0024]S33若微电网整体供能为亏则执行此步骤：从主网购电或进行需求侧负荷响应。
[0025]本专利技术根据各种能量主体的能量流盈亏综合判定微电网整体供能的盈亏，在微电网能量盈余时利用设备储能或出售与主电网，在微电网能量亏损时，从主网购电或进行需求侧负荷响应或购买氢气。
[0026]作为优选方案，S4构建目标函数的步骤包括：
[0027]S41目标函数表示如下：
[0028]minF＝(F
ty1
+F
sup
+F
rep
)
×
CRF+F
ty2
+βF
p
[0029]其中，F
ty1
为设备一次投资成本，F
sup
为配套辅助设备投资成本，F
rep
为全生命周期内设备更换成本，F
ty2
为设备运行成本，F
p
为消纳率和能量效率惩罚项，β为惩罚系数，CRF为资本回收系数；
[0030]目标函数中各成本表达式为:
[0031][0032]其中：k
i
为除氢燃料电池以为的分布式电源单位功率成本，P
i
为对应的装机容量，i表示除氢燃料电池以为的分布式电源；g
j
为储能装置的单位容量成本，C
j
为其容量，j表示储能装置类型及编号；k
m
为氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用制氢设备启停特性的水电制氢优化配置方法，其特征是：包括以下步骤：S1收集和分析微电网建设当地的新能源资源可利用总量，确定新能源设备的安装参数；S2取得建设地点当地的电力负荷数据，热水需求数据和氢气需求情况,确定安装条件和设备容量上限；S3确定微电网的拓扑结构、各种能源主体形式的能流关系和微电网整体供能和运行方式；S4以微电网全生命周期综合成本最低及风光消纳率和能量效率因数为目标函数,建立符合微电网综合约束集合和目标函数构成双层配置
‑
运行优化模型；S5求解优化模型，得到微电网的优化配置方案。2.根据权利要求1所述的一种适用制氢设备启停特性的水电制氢优化配置方法，其特征是：其中S1步骤还包括：S11收集风、光和水资源的主要气候观测数据；S12根据S11的数据，调整光伏设备、风机和径流式水电的安装参数。3.根据权利要求1所述的一种适用制氢设备启停特性的水电制氢优化配置方法，其特征是：其中S2步骤还包括：S21收集电力负荷数据和氢气需求数据：政府、工业和居民用电情况、节假日、双休日和工作日的负荷特性数据和建设区域内氢燃料电池汽车运行数据、耗气参数、氢气工业以及氢气营销商的氢气需求量数据；S22根据建设区域的新能源设备的布置面积，政府相关用地标准和氢气安全距离，确定各种设备的最大安装容量和数量。4.根据权利要求1所述的一种适用制氢设备启停特性的水电制氢优化配置方法，其特征是：其中S3步骤还包括：S31根据各种能源主体形式的能量流盈亏综合判定微电网整体供能的盈亏；S32若微电网整体供能为盈则执行此步骤：分布式电源利用新能源产生电能供应给电负荷，多余的电能将存储于储电装置、或利用电解制氢装置进行制氢并存储于储氢装置或售卖给主网；S33若微电网整体供能为亏则执行此步骤：从主网购电或进行需求侧负荷响应或购买氢气。5.根据权利要求1所述的一种适用制氢设备启停特性的水电制氢优化配置方法，其特征是：其中S4中构建目标函数步骤包括：S41目标函数表示如下：minF＝(F
ty1
+F
sup
+F
rep
)
×
CRF+F
ty2
+βF
p
其中，F
ty1
为设备一次投资成本，F
sup
为配套辅助设备投资成本，F
rep
为全生命周期内设备更换成本，F
ty2
为设备运行成本，F
p
为消纳率和...

【专利技术属性】
技术研发人员：章寒冰，叶吉超，吴晓刚，赵汉鹰，张磊，胡鑫威，王立娜，王鸿，韩剑，李伟球，卢武，施进平，黄慧，郑华，王慕宾，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司丽水供电公司，
类型：发明
国别省市：