一种低碳制氢系统的协同优化模型创建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于电力系统技术领域，公开一种低碳制氢系统的协同优化模型创建方法及装置，所述方法包括：将目标低碳制氢系统中的各类发电机组以及制氢装置进行区块划分，得到多个区块群组；构建表征区块群组中的发电机组聚合行为的连续变量，并基于所述连续变量建立发电机组模型；其中，所述连续变量表示所述区块群组的在线容量和启停能力；通过对电解制氢效率函数进行分段线性化处理得到分段线性函数，基于所述分段线性函数建立电解制氢装置模型；基于所述发电机组模型、所述电解制氢装置模型、成本约束和附加约束，建立低碳制氢系统的协同优化模型。解决了现有技术中协同优化模型创建困难、模型准确性较差的问题。模型准确性较差的问题。模型准确性较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种低碳制氢系统的协同优化模型创建方法及装置


[0001]本专利技术涉及电力系统
，特别涉及一种低碳制氢系统的协同优化模型创建方法及装置。

技术介绍

[0002]随着可再生能源的发展，全球风电及光伏装机容量飞速增长，可再生能源出力与负荷需求的时空分布差异导致了弃风、弃光问题。氢能作为一种清洁的二次能源，具有清洁高效、便于运输储存等优点，能实现能量的长期存储；电解制氢是一种常用的、较为方便的制氢方法，能实现能量的高效转化，且不产生二次污染。在包含大量可再生能源的新型电力系统中，充分利用弃风弃光进行电解制氢不仅可以最大限度地消纳可再生能源，改善弃风、弃光现象，而且所制取的氢气还可以用于氢燃料电池发电，起到削峰填谷的作用。
[0003]在电力系统优化模型中，由于需要考虑单个机组的启停问题，其协同优化问题通常是难以处理的混合整数规划问题(MILP)，混合整数规划是一个NP难问题，随着数学模型规模的扩大，其计算时间会求解时间会随着离散变量的增加呈指数递增，在进行大规模电力系统的长时间尺度优化时，往往存在计算时间过长的问题。目前针对MILP求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳制氢系统的协同优化模型创建方法，其特征在于，所述方法包括：将目标低碳制氢系统中的各类发电机组以及制氢装置进行区块划分，得到多个区块群组；构建表征区块群组中的发电机组聚合行为的连续变量，并基于所述连续变量建立发电机组模型；其中，所述连续变量表示所述区块群组的在线容量和启停能力；通过对电解制氢效率函数进行分段线性化处理得到分段线性函数，基于所述分段线性函数建立电解制氢装置模型；基于所述发电机组模型、所述电解制氢装置模型、成本约束和附加约束，建立低碳制氢系统的协同优化模型。2.根据权利要求1所述的低碳制氢系统的协同优化模型创建方法，其特征在于，所述构建表征区块群组中的发电机组聚合行为的连续变量，并基于所述连续变量建立发电机组模型，具体包括：引入表征区块群组中发电机组聚合行为的离散变量；对所述离散变量进行连续化处理获得连续变量，表示区块群组中发电机组整体运行状态；基于所述连续变量建立发电机组模型。3.根据权利要求2所述的低碳制氢系统的协同优化模型创建方法，其特征在于，所述引入表征区块群组中发电机组聚合行为的离散变量的步骤，包括：所述离散变量的表达式为：入表征区块群组中发电机组聚合行为的离散变量的步骤，包括：所述离散变量的表达式为：入表征区块群组中发电机组聚合行为的离散变量的步骤，包括：所述离散变量的表达式为：其中，和分别表示t时刻区块群组k的在线容量、启动能力和停机能力，J表示某一区块群组内的发电机组总数，X
t
表示机组运行状态，S
t
表示机组的启动行为，U
t
表示机组的停机行为，表示该机组的铭牌容量。4.根据权利要求3所述的低碳制氢系统的协同优化模型创建方法，其特征在于，对所述离散变量进行连续化处理获得连续变量，表示区块群组中发电机组整体运行状态的步骤，包括：使用三个连续变量近似表示所述离散变量时，所述连续变量需满足以下约束条件：其中，表示区块群组k的总容量，分别表示t时刻区块群组k的在线容量、启动能力和停机能力。
5.根据权利要求1所述的低碳制氢系统的协同优化模型创建方法，其特征在于，所述通过对电解制氢效率函数进行分段线性化处理得到分段线性函数的步骤，包括：当区块群组中多个电解制氢装置处于同步运行模式时，所述分段线性函数的表达式为：x
h,t,1
＝x
h,t,2
＝
…
＝x
h,t,J
其中，x
h,t,n
为作为线性化权重因素的权重变量，n为1,2
……
，J。6.根据权利要求1所述的低碳制氢系统的协同优化模型创建方法，其特征在于，所述通过对电解制氢效率函数进行分段线性化处理得到分段线性函数的步骤，还包括，当区块群组中多个电解制氢装置处于异步运行模式时，所述分段线性函数的表达式为：其中，x
H,t,j
、x
h,t,j+1
是作为线性化加权因子的特殊有序集变量，h表示第h个有续集变量，H表示有续集变量的总数，bin
t,j+1
表示t时刻区块群组内第j+1个电解制氢装置的开关状态。7.根据权利要求6所述的低碳制氢系统的协同优化模型创建方法，其特征在于，当区块群组中多个电解制氢装置处于异步运行模式时，所述分段线性函数的表达式中，x
h,t,j
需满足的约束条件包括：足的约束条件包括：x
h,t,j
≥0x
h,t,j
+x
h
‑
1,t,j
≥0不能连续成立其中，和分别表示第h个点的效率和负荷，P
w,t,j
和P
s,t,j
分别表示区块群组内t时刻输入第j个电解装置的弃风量和弃光量，η
sys,t,j
表示区块群组内第j个电解制氢装置在t时刻的制氢效率，EC
cap
表示电解装置的容量，x
h,t,j
是作为线性化加权因子的特殊有序集变量，bin
t,j
表示t时刻区块群组内第j个电解制氢装置的开关状态,J表示电解装置总数。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的低碳制氢系统的协同优化模型创建方法，其特征在于，所述协同优化模型的目标函数为：min C
f
+C
v
+C
h
其中，C

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，张世栋，李立生，刘明林，于海东，李明洋，刘文彬，房牧，张鹏平，孙勇，黄敏，张林利，刘合金，苏国强，秦佳峰，王峰，李帅，由新红，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
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