一种计及氢能汽车的氢能综合能源系统容量优化配置方法技术方案

本发明专利技术公开了一种计及氢能汽车的氢能综合能源系统容量优化配置方法，包括步骤1：构建以光伏、光热高效产能为主体，以氢能为主要能量转换和存储媒介，且考虑家用氢能汽车作为氢负荷的供能系统架构；步骤2：分析系统中各设备的能量耦合关系和运行特性，建立设备模型；步骤3：了解住宅终端用能形式和家用车辆的出行需求，制定氢能汽车日出行计划；步骤4：建立以等年值投资费用最低为目标函数的容量优化配置模型；步骤5：利用CPLEX求解系统最佳容量配置方案，并以年总投资节约率、可再生能源消纳率作为评价指标考察优化效益。本发明专利技术能够实现考虑氢能接入的经过优化的综合能源配置。考虑氢能接入的经过优化的综合能源配置。考虑氢能接入的经过优化的综合能源配置。

【技术实现步骤摘要】
一种计及氢能汽车的氢能综合能源系统容量优化配置方法


[0001]本专利技术涉及一种用于综合能源系统领域的计及氢能汽车的氢能综合能源系统容量优化配置方法。

技术介绍

[0002]在全球气候变化与多重环境压力下，深入开展全行业低碳化，是当下生态文明建设的重要方向。由于建筑能耗大，因此加快其低能耗转型已然是大势所趋。随着低碳意识和可再生能源发电与储能技术的发展，太阳能建筑应运而生，即在建筑屋顶上安装太阳能电池板和太阳能热水器，利用可再生能源为建筑用户供电供热，从而降低一次能源的使用，减少环境污染。然而，受昼夜变化和阴雨天气的影响，太阳能出力的间歇性使其无法保证在任意时刻满足用户的用能需求，因此，有待挖掘一种新型的能量存储及利用技术，突破传统规划打造新型住宅供能系统的合理配置。
[0003]在这一背景下，氢气作为一种清洁能源，可将光伏所发的富余电量利用电解槽转换为氢能输入储氢罐中，当太阳能无法出力时利用燃料电池进行能量补充，在建筑中将两者结合利用极具潜力。目前，在住宅供能系统架构的设计方面，现有技术正在朝着可再生能源与氢能高效利用发展，大多数研本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及氢能汽车的氢能综合能源系统容量优化配置方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：构建以光伏、光热高效产能为主体，以氢能为主要能量转换和存储媒介，且考虑家用氢能汽车作为氢负荷的供能系统架构；步骤2：分析系统中各设备的能量耦合关系和运行特性，建立设备模型；步骤3：了解住宅终端用能形式和家用车辆的出行需求，结合概率模型和数据统计制定氢能汽车日出行计划；步骤4：建立以等年值投资费用最低为目标函数，以设备最大容量、供能可靠性、储能设备充放状态唯一等为约束条件的容量优化配置模型；步骤5：利用CPLEX求解系统最佳容量配置方案，并以年总投资节约率、可再生能源消纳率作为评价指标考察优化效益。2.根据权利要求1所述的一种计及氢能汽车的氢能综合能源系统容量优化配置方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：供能系统架构由可再生能源供能单元、电氢耦合单元和储能单元组成，考虑满足家庭住宅电、热、氢负荷需求，其中可再生能源供能单元由光伏设备和光热设备组成，将光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力，光热设备主要采用太阳能光热板集热器为建筑用户提供生活热水等所需热能；电氢耦合单元由电解槽和燃料电池组成，在光伏资源充足的条件下，电解槽利用多余电能电解水制氢，将燃料电池作为原动机，使其吸收氢气为建筑供电，同时将燃料电池工作时产生的余热进行回收，补充建筑的热负荷需求；储能单元由蓄电池、蓄热罐和储氢罐组成，在系统中起到能量储存和调节作用。3.根据权利要求1所述的一种计及氢能汽车的氢能综合能源系统容量优化配置方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：对于光伏设备，光伏发电方阵的出力受限于当地太阳辐射量和可安装面积，其输出功率即发电功率，如式(1)、(2)所示：P
PV
(t)＝P
PV,e
(t) (1)P
PV,e
(t)＝G(t)
·
A
PV
·
λ
PV (2)式中：P
PV
(t)为光伏方阵输出功率，kW；P
PV,e
(t)为光伏方阵发电功率，kW；G(t)为太阳辐射，kW/m2；A
PV
为光伏发电方阵面积，m2；λ
PV
为光伏方阵发电效率，％；对于光热设备，太阳能光热板集热器出力特性与光伏方阵相仿，其输出功率即发热功率，如式(3)、(4)所示：P
sp
(t)＝P
sp,
h(t) (3)P
sp,h
(t)＝G(t)
·
A
sp
·
λ
sp (4)式中：P
sp
(t)为光热板输出功率，kW；P
sp,h
(t)为光热板发热功率，kW；A
sp
为光热板面积，m2；λ
sp
为光热板发热效率，％；对于电解槽，电解槽出力根据电能供需关系确定，当光伏有多余电力供应时启动，将富余的电能转换为氢气。其输出功率即产氢功率，如式(5)所示：P
et
(t)＝P
et,h2
(t)＝η
et
P
et,e
(t) (5)式中：P
et
(t)为电解槽输出功率，kW；P
et,h2
(t)为电解槽产氢功率，kW；η
et
为转换效率，％；P
et,e
(t)为电解槽消耗的电功率，kW；
对于燃料电池，燃料电池的输出功率为发电功率和发热功率的总和，其氢气燃料来源于储氢罐中满足氢负荷后的余氢，其发电量受制于装机容量，余热回收量与发电量成线性关系，如式(6)
‑
(8)所示：P
fc
(t)＝P
fc,e
(t)+P
fc,h
(t)
ꢀꢀ
(6)P
fc,e
(t)＝η
fc,e
P
fc,h2
(t)
ꢀꢀ
(7)式中：P
fc
(t)为燃料电池输出功率，kW；P
fc,e
(t)为燃料电池发电功率，kW；P
fc,h
(t)为燃料电池发热功率，kW；η
fc,e
为燃料电池的发电效率，％；P
fc,h2
(t)为燃料电池耗氢功率，kW；η
fc,h<...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢婧婧，黄晨宏，马小丽，颜华敏，任明珠，肖远兵，李林锐，殷珉，周珺，王民强，郑真，李建宁，黄一楠，马晔晖，窦真兰，张春雁，赵慧荣，彭道刚，姚禹琦，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：