一种计及SOFC的智慧电厂多储能方式优化调度方法技术

本发明专利技术提供一种计及SOFC的智慧电厂多储能方式优化调度方法，属于智慧能源技术领域，具体包括：确定电池储能的综合储能效率，构建氢储能的综合储能效率，构建P2G设备的综合储能效率，构建SOFC设备的综合发电效率；基于P2G设备的碳捕捉量，构建所述P2G设备的环境收益和碳捕捉收益；基于储能调节目标，基于氢储能的综合储能效率、电池储能的综合储能效率、P2G设备的综合储能效率、P2G设备的环境收益和碳捕捉收益为基础，以综合效率、碳捕捉收益、环境收益为构建综合目标函数，以综合目标函数最大为目标，基于负荷平衡、负荷调节速率、电池储能的最高充电状态为约束条件，对电池储能、氢储能、P2G设备进行调节，从而使得储能调节的效率和环境收益最大。和环境收益最大。和环境收益最大。

【技术实现步骤摘要】
一种计及SOFC的智慧电厂多储能方式优化调度方法


[0001]本专利技术属于智慧能源
，尤其涉及一种计及SOFC的智慧电厂多储能方式优化调度方法。

技术介绍

[0002]作为一种高效、低排放的电化学发电装置,固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell,SOFC)对解决全球能源危机与环境污染问题具有重要意义。它不仅具有发电效率高、余热利用价值高、燃料种类丰富、污染物排放少以及易于C02的富集与分离等优点,还可应用于天然气发电和洁净煤发电技术,具有较大的应用前景。
[0003]目前为了提高机组的灵活性，往往采用多种方式的储能，最常见的即为蓄电池储能、制氢储能、P2G储能，在需要电能补充时，再通过SOFC利用氢气或者P2G储能产生的甲烷进行电能的补充，不同方式的储能其区别很大，对于P2G储能其能源转化效率较差，损耗较大，但是具有较大的环境价值，减少了二氧化碳的排放，对于蓄电池储能其能源转化效率较高，对电能的消耗较少，但是其却不会产生额外的环境价值，因此若不能根据不同储能方式的特性以及负荷调节的需求，对不同储能方式之间进行优化调度，从而不能充分的应用不同的储能方式，同时也会影响机组的灵活性和设备的安全性。
[0004]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种计及SOFC的智慧电厂多储能方式优化调度方法。

技术实现思路

[0005]为实现本专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种计及SOFC的智慧电厂多储能方式优化调度方法。
[0007]一种计及SOFC的智慧电厂多储能方式优化调度方法，其特征在于，具体包括：
[0008]S11基于电池储能的电池类型、电池储能的充电状态、电池储能的使用年限，确定所述电池储能的综合储能效率；
[0009]S12基于制氢设备的类型、制氢设备的使用年限，确定制氢转换效率，并构建氢储能的综合储能效率，基于P2G设备的使用年限、类型，确定能量转换效率构建P2G设备的综合储能效率，基于SOFC设备的类型、使用年限，确定能源转换效率构建所述SOFC设备的综合发电效率；基于P2G设备的碳捕捉量，构建所述P2G设备的环境收益和碳捕捉收益；
[0010]S13构建储能调节目标，判断所述储能调节目标是否大于零，若是，则进入步骤S14，若否，则以所述SOFC设备的综合发电效率与所述电池储能的综合储能效率为基础，基于储能调节目标，以综合效率最高为目标，基于负荷平衡、负荷调节速率、电池储能的充电状态为约束条件，对所述SOFC设备以及电池储能进行调节；
[0011]S14基于储能调节目标，基于氢储能的综合储能效率、电池储能的综合储能效率、P2G设备的综合储能效率、P2G设备的环境收益和碳捕捉收益为基础，以综合效率、碳捕捉收
益、环境收益为构建综合目标函数，以综合目标函数最大为目标，基于负荷平衡、负荷调节速率、电池储能的最高充电状态为约束条件，对所述电池储能、氢储能、P2G设备进行调节。
[0012]通过在综合储能效率的构建中考虑使用年限，从而不仅仅考虑单一的设备本身的特性导致的储能效率的不同，而是将使用年限导致的效率的降低考虑其中，从而使得最终的综合储能效率的评估结果变得更加的准确。
[0013]通过根据储能调节目标的不同，采用不同的处理方式，从而保证了在不同的负荷条件下能够采用不同的方式，从而在保证了调节的可靠性和准确性。
[0014]通过以综合效率、碳捕捉收益、环境收益为构建综合目标函数，以综合目标函数最大为目标，基于负荷平衡、负荷调节速率、电池储能的最高充电状态为约束条件，对所述电池储能、氢储能、P2G设备进行调节，从而不仅仅使得负荷调节仅仅考虑单纯的效率或者收益，而是将两方面进行综合考虑，实现了对不同储能方式的协调控制，进一步提升了调节的经济收益和环境收益。
[0015]进一步的技术方案在于，电池储能的综合储能效率的构建的具体步骤为：
[0016]S21基于所述电池储能的电池类型确定所述电池储能的基础储能效率；
[0017]S22判断所述电池储能的使用年限是否大于第一年限阈值，若是，进入步骤S23,若否，则基于所述电池储能的充电状态对所述电池的基础储能效率进行修正，得到所述电池储能的综合储能效率；
[0018]S23基于所述电池储能的充电状态、使用年限对所述电池储能的基础储能效率进行修正，得到所述电池储能的综合储能效率。
[0019]通过第一年限阈值的构建，从而能够更加准确的将电池储能的使用年限与综合储能效率挂钩，使得最终得到的电池储能的综合储能效率的计算结果变得更加准确。
[0020]进一步的技术方案在于，所述电池储能的综合储能效率的计算公式为：
[0021][0022]其中SOC、SOC
min
分别为电池储能的充电状态、电池储能的最小充电状态，η
dj
为电池储能的基础储能效率，Y、Y
min
分别为电池储能的使用年限、第一年限阈值，K1、K2、K3、K4为常数，其取值范围由所述电池储能的电池类型确定。
[0023]通过分情况进行电池储能的综合储能效率的计算公式的构建，从而使得综合储能效率的计算能够更加准确的反应实际的情况，并进一步促进了最终的调节结果能够更为准确。
[0024]进一步的技术方案在于，所述P2G设备的环境收益的计算公式为：
[0025][0026]其中C1、D1分别为碳捕捉量、储存的电量，其中C1的单位为顿，电量的单位为MW，K5、K6、K7为常数，具体的根据当地的碳排放实际排放情况确定，其中碳排放量越多，管理越严格，则取值越大，取值范围均在0到1之间。
[0027]进一步的技术方案在于，对SOFC设备以及电池储能进行调节的具体步骤为：
[0028]S31基于SOFC设备的类型、历史故障次数、使用年限确定所述SOFC设备的稳定性，基于SOFC设备的类型、容量、使用年限确定所述SOFC设备的负荷调节速率，以基于SOFC设备的类型、使用年限，确定能源转换效率构建所述SOFC设备的综合发电效率；
[0029]S32基于电池储能的电池类型、电池储能的充电状态、电池储能的使用年限，确定所述电池储能的综合储能效率；基于电池储能的电池类型、电池储能的充电状态、电池储能的使用年限确定所述电池储能的负荷调节速率；基于电池储能的电池类型、电池储能的历史故障次数、电池储能的使用年限确定所述电池储能的稳定性；
[0030]S33基于所述电池储能的稳定性以及所述SOFC设备的稳定性构建稳定性目标函数，并以负荷平衡、负荷调节速率、电池储能的充电状态为约束条件，基于稳定性最小目标阈值，形成稳定性目标函数大于稳定性最小目标阈值的SOFC设备以及电池储能的备选调节方案；
[0031]S34以所述备选调节方案为基础，以综合效率最高为目标，采用基于GWO寻优算法对所述SOFC设备以及电池储能的调节方案进行寻优，得到SOFC设备以及电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及SOFC的智慧电厂多储能方式优化调度方法，其特征在于，具体包括：S11基于电池储能的电池类型、电池储能的充电状态、电池储能的使用年限，确定所述电池储能的综合储能效率；S12基于制氢设备的类型、制氢设备的使用年限，确定制氢转换效率，并构建氢储能的综合储能效率，基于P2G设备的使用年限、类型，确定能量转换效率构建P2G设备的综合储能效率，基于SOFC设备的类型、使用年限，确定能源转换效率构建所述SOFC设备的综合发电效率；基于P2G设备的碳捕捉量，构建所述P2G设备的环境收益和碳捕捉收益；S13构建储能调节目标，判断所述储能调节目标是否大于零，若是，则进入步骤S14，若否，则以所述SOFC设备的综合发电效率与所述电池储能的综合储能效率为基础，基于储能调节目标，以综合效率最高为目标，基于负荷平衡、负荷调节速率、电池储能的充电状态为约束条件，对所述SOFC设备以及电池储能进行调节；S14基于储能调节目标，基于氢储能的综合储能效率、电池储能的综合储能效率、P2G设备的综合储能效率、P2G设备的环境收益和碳捕捉收益为基础，以综合效率、碳捕捉收益、环境收益为构建综合目标函数，以综合目标函数最大为目标，基于负荷平衡、负荷调节速率、电池储能的最高充电状态为约束条件，对所述电池储能、氢储能、P2G设备进行调节。2.如权利要求1所述的多储能方式优化调度方法，其特征在于，电池储能的综合储能效率的构建的具体步骤为：S21基于所述电池储能的电池类型确定所述电池储能的基础储能效率；S22判断所述电池储能的使用年限是否大于第一年限阈值，若是，进入步骤S23,若否，则基于所述电池储能的充电状态对所述电池的基础储能效率进行修正，得到所述电池储能的综合储能效率；S23基于所述电池储能的充电状态、使用年限对所述电池储能的基础储能效率进行修正，得到所述电池储能的综合储能效率。3.如权利要求2所述的多储能方式优化调度方法，其特征在于，所述电池储能的综合储能效率的计算公式为：其中SOC、SOC
min
分别为电池储能的充电状态、电池储能的最小充电状态，η
dj
为电池储能的基础储能效率，Y、Y
min
分别为电池储能的使用年限、第一年限阈值，K1、K2、K3、K4为常数，其取值范围由所述电池储能的电池类型确定。4.如权利要求1所述的多储能方式优化调度方法，其特征在于，所述P2G设备的环境收益的计算公式为：其中C1、D1分别为碳捕捉量、储存的电量，其中C1的单位为顿，电量的单位为MW，K5、K6、K7为常数，具体的根据当地的碳排放实际排放情况确定，其中碳排放量越多，管理越严格，则
取值越大，取值范围均在0到1之间。5.如权利要求1所述的多储能方式优化调度方法，其特征在于，对SOFC设备以及电池储能进行调节的具体步骤为：S31基于SOFC设备的类型、历史故障次数、使用年限确定所述SOFC设备的稳定性，基于SOFC设备的类型、容量、使用年限确定所述SOFC设备的负荷调节速率，以基于SOFC设备的类型、使用年限，确定能源转换效率构建所述SOFC设备的综合发电效率；S32基于电池储能的电池类型、电池储能的充电状态、电池储能的使用年限，确定所述电池储能的综合储能效...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢金芳，时伟，张坤锋，
申请(专利权)人：浙江英集动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：