一种考虑不同氢源的高速公路加氢站布局方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑不同氢源的高速公路加氢站布局方法，方法包括：根据氢燃料汽车实际出行数据和高速公路结构，构建高速公路一维模型，生成氢燃料汽车加氢需求特性模型。在此基础上，通过对比外来氢源和站内制氢的加氢站成本，以加氢站投资运营经济效益最大化为目标函数，构建高速公路加氢站选址模型，利用改进惯性权重的粒子群算法进行求解，得到氢源选择方案和加氢站布局方案。择方案和加氢站布局方案。择方案和加氢站布局方案。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑不同氢源的高速公路加氢站布局方法


[0001]本专利技术属于新能源
，涉及一种考虑不同氢源的高速公路加氢站布局方法。

技术介绍

[0002]随着我国大力发展清洁交通，随着传统能源(石油)资源短缺以及对环境质量提出了更高的要求，新能源汽车，特别是的氢燃料电池汽车逐渐进入了我们的生活中，随着国家大力推动氢燃料电池汽车的使用，对加氢站的建设提出了需求。其次，相较于电动汽车充电，加氢的速度是非常快的，可以像汽车加油一样便捷，所以氢燃料汽车将会占未来交通工具的重要部分。但氢气的成本依旧很高，很多设备依旧靠进口，所以加氢站的氢源成本和建设成本投入很大，并且不同的制氢方式对氢气成本有很大的波动，所以选择何种方式获取氢源，何种加氢站布局方法，可以更加经济高效、科学合理，从而推动氢燃料汽车发展。

技术实现思路

[0003]目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种考虑不同氢源的高速公路加氢站布局方法。
[0004]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]第一方面，提供一种考虑不同氢源的高速公路加氢站布局方法，包括：
[0006]S1、根据高速公路结构，构建高速公路一维道路车流量模型；
[0007]S2、根据历史氢燃料汽车出行数据，形成氢燃料汽车加氢需求特性模型；
[0008]S3、根据原料、运输实际成本数据，建立外来氢源成本计算模型、站内制氢成本计算模型；
[0009]S4、基于所述高速公路一维道路车流量模型、氢燃料汽车加氢需求特性模型、外来氢源成本计算模型和站内制氢成本计算模型，根据不同的氢源获取方式，以加氢站经济效益最大化为目标函数，考虑不同的约束条件，构建加氢站布局优化目标模型；
[0010]S5、采用改进权重的粒子群算法对目标模型进行求解，获得高速公路加氢站最优氢源方式和相应的布局方案。
[0011]在一些实施例中，步骤S2，根据历史氢燃料汽车出行数据，形成氢燃料汽车加氢需求特性模型，包括：
[0012]根据氢燃料汽车的出行数据，获取氢燃料汽车出行时刻的荷电状态SOC
c
及里程数S
c
，最终停止运行时刻荷电状态SOC
T
及里程数S
T
，通过比较两次电池容量：
[0013]若SOC
c
<SOC
T
，则氢燃料汽车一定进行了能量补给行为，加氢时刻T
Q
为：
[0014][0015]其中，S
a
为单位行驶的里程数；
[0016]若SOC
c
>SOC
T
，则需要对氢燃料汽车行驶里程进行计算，如果总里程过大，即使有加
氢行为，也会出现SOC
c
>SOC
T
的情况：
[0017](SOC
c
‑
SOC
T
)
·
S
a
>S
T
‑
S
C
[0018]若满足上式，则未进行加氢行为，则无需进行加氢时刻计算；
[0019]若不满足上式，则进行了加氢行为，需要计算加氢时刻T
Q
，计算方法同上。
[0020]在一些实施例中，步骤S3中，外来氢源成本计算模型包括：
[0021]C
W
＝C
W,F
+C
W,L
+C
W,Y
[0022][0023][0024][0025]其中，C
W
为外来氢源成本，N为加氢站数量；T
Y
为加氢站运营年限，C
W,F
为每年加氢站从风电弃电制氢厂购入氢气的成本，D
F
为加氢站从风电厂购入单位氢气价格，Q
i
为第i座加氢站每年所需氢气量；
[0026]C
W,L
为加氢站每年从氯碱制氢厂购入氢气的成本，D
L
为加氢站从氯碱厂购入单位氢气价格；
[0027]C
W,Y
为每年运输氢气的成本，Y
q
为压氢单位电耗，G
q
为电价，H
Y
为单位距离油耗，L
i
运输到第i座加氢站一年的距离，Y
J
为油价，G为运输固定成本。
[0028]在一些实施例中，步骤S3中，站内制氢成本计算模型包括：
[0029][0030]其中，C
z
为站内制氢成本，N为加氢站数量；T
Y
为加氢站运营年限，T
i,gas
运输到第i座加氢站天然气的单位价格，M
i,gas
第i座加氢站每年天然气消耗量，D
i,H
第i座加氢站每年制氢耗电量，G
q
为电价，G
d
制氢过程中的固定损耗，TZ
i
第i座加氢站制氢设备投资价格。
[0031]在一些实施例中，步骤S4，包括：
[0032](1)以外来氢源构建的加氢站经济效益目标函数：
[0033]min C＝C
W
+C
J1
+C
Y1
‑
Y
L
[0034][0035]C
Y1
＝γ
·
C
J1
[0036][0037]其中，C
W
外来氢源成本；C
J1
为加氢站建设成本，N为加氢站数量，τ为折现率，T
Y
为加氢站运营年限，C
b1
为加氢站设备投入固定成本，K
i,b
为第i座加氢站规模系数，TD
i,1
为第i座加氢站土地成本；C
Y1
为加氢站运营成本，运营成本与建设规模成正比，γ为设定的比例系数；Y
L
为加氢站收益，J
m
为单位加氢价格，S
a,T
为a氢燃料汽车最终行驶里程，S
a,C
为a氢燃料汽车初始里程，SQ
d
为单位里程耗氢量；
[0038]约束条件：
[0039][0040]其中，Q
i
为第i座加氢站每年所需氢气量；CN
j
为j个氢源的每年的总产能；
[0041](3)以站内制氢构建的加氢站经济效益目标函数：
[0042]min C＝C
Z
+C
J2
+C
Y2
‑
Y
L
[0043][0044]C
Y2
＝γ
·
C
J2
[0045][0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑不同氢源的高速公路加氢站布局方法，其特征在于，包括：S1、根据高速公路结构，构建高速公路一维道路车流量模型；S2、根据历史氢燃料汽车出行数据，形成氢燃料汽车加氢需求特性模型；S3、根据原料、运输实际成本数据，建立外来氢源成本计算模型、站内制氢成本计算模型；S4、基于所述高速公路一维道路车流量模型、氢燃料汽车加氢需求特性模型、外来氢源成本计算模型和站内制氢成本计算模型，根据不同的氢源获取方式，以加氢站经济效益最大化为目标函数，考虑不同的约束条件，构建加氢站布局优化目标模型；S5、采用改进权重的粒子群算法对目标模型进行求解，获得高速公路加氢站最优氢源方式和相应的布局方案。2.根据权利要求1所述的考虑不同氢源的高速公路加氢站布局方法，其特征在于，步骤S1，根据高速公路结构，构建高速公路一维道路车流量模型，包括：以高速公路起点为坐标原点，以目标高速路段实际的长度作为水平坐标轴，将加氢站的位置看作该水平坐标轴的上某个点，则高速公路车流量计算方法如下：其中，q
c
为车流量，λ为高速公路车道数，k为车流密度，v
f
为高速公路畅通时的车速，k
j
为高速公路道路堵塞时的车流密度。3.根据权利要求1所述的考虑不同氢源的高速公路加氢站布局方法，其特征在于，步骤S2，根据历史氢燃料汽车出行数据，形成氢燃料汽车加氢需求特性模型，包括：根据氢燃料汽车的出行数据，获取氢燃料汽车出行时刻的荷电状态SOC
c
及里程数S
c
，最终停止运行时刻荷电状态SOC
T
及里程数S
T
，通过比较两次电池容量：若SOC
c
<SOC
T
，则氢燃料汽车一定进行了能量补给行为，加氢时刻T
Q
为：其中，S
a
为单位行驶的里程数；若SOC
c
>SOC
T
，则需要对氢燃料汽车行驶里程进行计算，如果总里程过大，即使有加氢行为，也会出现SOC
c
>SOC
T
的情况：(SOC
c
‑
SOC
T
)
·
S
a
>S
T
‑
S
C
若满足上式，则未进行加氢行为，则无需进行加氢时刻计算；若不满足上式，则进行了加氢行为，需要计算加氢时刻T
Q
，计算方法同上。4.根据权利要求1所述的考虑不同氢源的高速公路加氢站布局方法，其特征在于，步骤S3中，外来氢源成本计算模型包括：C
W
＝C
W,F
+C
W,L
+C
W,Y
其中，C
W
为外来氢源成本，N为加氢站数量；T
Y
为加氢站运营年限，C
W,F
为每年加氢站从风电弃电制氢厂购入氢气的成本，D
F
为加氢站从风电厂购入单位氢气价格，Q
i
为第i座加氢站每年所需氢气量；C
W,L
为加氢站每年从氯碱制氢厂购入氢气的成本，D
L
为加氢站从氯碱厂购入单位氢气价格；C
W,Y
为每年运输氢气的成本，Y
q
为压氢单位电耗，G
q
为电价，H
Y
为单位距离油耗，L
i
运输到第i座加氢站一年的距离，Y
J
为油价，G为运输固定成本。5.根据权利要求1所述的考虑不同氢源的高速公路加氢站布局方法，其特征在于，步骤S3中，站内制氢成本计算模型包括：其中，C
z
为站内制氢成本，N为加氢站数量；T
Y
为加氢站运营年限，T
i,gas
运输到第i座加氢站天然气的单位价格，M
i,gas
第i座加氢站每年天然气消耗量，D
i,H
第i座加氢站每年制氢耗电量，G
q
为电价，G
d
制氢过程中的固定损耗，TZ
i
第i座加氢站制氢设备投资价格。6.根据权利要求1所述的考虑不同氢源的高速公路加氢站布局方法，其特征在于，步骤S4，包括：(1)以外来氢源...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱康，王欣怡，晏阳，耿路，王佐君，徐怡悦，彭宇菲，贾振宏，朱东升，周元强，乐小龙，周江山，裴昌盛，万之全，王张帆，
申请(专利权)人：中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：