电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法及系统，获取电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划所需的参数信息；基于参数信息模拟生成电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划所需的典型场景序列；基于多阶段决策框架，以最小化净现支出为目标，构建电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划模型；基于参数信息以及典型场景序列，求解电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划模型，得到电氢制充注一体站柔性网络经济性最优的多阶段选址定容方案。本发明专利技术有效提高电氢制充注一体站选址定容方案的经济性以及综合效能，为实际工程中的电氢制充注一体站柔性网络的多阶段动态规划提供切实有效的技术路线。络的多阶段动态规划提供切实有效的技术路线。络的多阶段动态规划提供切实有效的技术路线。

【技术实现步骤摘要】
电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法及系统


[0001]本专利技术属于氢能源应用
，具体涉及一种电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法及系统。

技术介绍

[0002]建设以新能源为主体的新型电力系统是我国实现“双碳”目标的必由之路。集成清洁能源发电、储电、充电、电解水制氢、储氢、注氢等功能的电氢制充注一体站，可以实现(近)零碳的能源供应，并为下游电动汽车、氢燃料电池汽车等提供充电、注氢服务，推动交通系统的深度脱碳。区域一体站协同并网运行时，将形成电氢制充注一体站柔性网络：通过协同新能源发电、电
‑
氢储能系统和充注模块，可以促进新能源的充分消纳，并使一体站作为可控电源提高电网的灵活调节能力；另一方面，通过主动响应电价信号，可以实现一体站网络与电网的柔性双向互动。因此，构建电氢制充注一体站柔性网络对我国能源电力和交通系统的清洁、低碳化转型具有重要意义。
[0003]目前，我国氢能产业发展仍处于起步阶段，具有需求小、成本高的特点。传统静态的规划方式(面向未来长期需求进行一次性投资)不能满足电氢制充注一体站柔性网络建设的经济性需求。随着氢能技术革新、市场推动以及政策引导，氢能产业的发展将有望促进需求增长并降低设备成本。因此，可以通过对未来氢能产业发展轨迹的预判和追踪，利用多阶段规划方法生成适应性动态投资流，从而提高电氢制充注一体站柔性网络规划方案的经济性。例如，基于氢需求增长和设备成本下降模拟，在满足负荷需求的前提下，适当推迟部分重要投资，从而实现投资成本的节约。
[0004]然而，有关电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法的理论研究与技术应用鲜见报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法及系统，用于解决实际工程需求中电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划建模困难的技术问题。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法，包括以下步骤：
[0008]S1、获取电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划所需的参数信息；
[0009]S2、基于步骤S1得到的参数信息模拟生成电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划所需的典型场景序列；
[0010]S3、基于多阶段决策框架，以最小化净现支出为目标，构建电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划模型；
[0011]S4、基于步骤S1得到的参数信息以及步骤S2得到的典型场景序列，求解步骤S3得到的电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划模型，得到电氢制充注一体站柔性网络经
济性最优的多阶段选址定容方案。
[0012]具体的，步骤S1中，参数信息包括设备参数、气象参数、电气参数、负荷参数和经济参数。
[0013]具体的，步骤S3中，电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划模型具体为：
[0014][0015][0016]其中，t＝2,
…
,T，t为阶段的角标；x
t
表示阶段t的投资相关决策，并作为纽带连接相邻阶段的优化问题；y
t
表示阶段t的运行相关决策；Φ表示净现总支出；Φ
t
表示阶段t的净现支出；表示阶段t的价值函数。
[0017]进一步的，阶段t(t＝1,,T)的净现支出Φ
t
为：
[0018][0019]其中，表示阶段t的投资成本；表示阶段t的运行成本；表示阶段t的固定资产清理成本；表示阶段t的运行收益；Ir表示年化利率；用于将阶段t的总支出转化为净现支出。
[0020]更进一步的，阶段t的投资成本为：
[0021][0022]阶段t的运行成本为：
[0023][0024]阶段t的固定资产清理成本为：
[0025][0026]阶段t的运行收益为：
[0027][0028]其中，k为备选系统/设备的索引，K1＝{WT,PV,ELZ,HT}、K2＝{BS}、K3＝{CP,HD}为备选系统/设备的集合，WT、PV、BS、ELZ、HT、CP、HD分别表示风力发电系统、光伏发电系统、电池储能系统、电解槽、储氢罐、充电桩和加氢机；j为配电网节点的索引；Λ表示由于地理限制、政策因素等原因目标园区配电网允许接入电氢制充注一体站的备选节点集合；为电
氢制充注一体站的基本建设费用，为阶段t系统/设备k的单位投资成本，为阶段t电池储能系统的单位功率价格和单位能量价格；为0
‑
1变量，用来衡量电氢制充注一体站的投建行为，时表示阶段t节点j有电氢制充注一体站投建；为阶段t节点j系统/设备k的新增配置容量，为阶段t节点j电池储能系统的新增功率/蓄电容量；为阶段t节点j充电桩或加氢机的购置个数，N
+
＝{1,2,
…
}为目标区域配电网的节点集合，满足配电网通过节点0处的主变压器与外部电网相连；m为目标区域内各子区域的索引，M为目标区域所有子区域构成的集合；Λ
m
(m∈M)为各子区域所含配电网备选节点的集合；为电氢制充注一体站阶段t的基本年运维费用，为系统/设备k(k∈K1∪K2∪K3)在阶段t的单位年运维费用；为0
‑
1变量，用来描述电氢制充注一体站的运行状态，时表示阶段t节点j有电氢制充注一体站运行；为阶段t节点j系统/设备k的运行容量，为阶段t节点j电池储能系统的运行功率容量；为阶段t节点j充电桩或加氢机的运行个数；d为典型日的索引，D为各阶段选取的典型日总数；h为各典型日中运行时段的索引，H为典型日运行时段总数；时间转换因子用于将各典型日计算得到的数值转换为阶段数值；为阶段t典型日d运行时段h子区域m的氢加注需求；为阶段t典型日d运行时段h节点j可以得到满足的氢加注负荷；ξ
H
为可中断氢加注负荷补偿成本系数；为阶段t典型日d运行时段h子区域m的充电需求；为阶段t典型日d运行时段h节点j可以得到满足的充电负荷；ξ
C
为可中断充电负荷补偿成本系数；ξ
E
为可中断用电负荷补偿成本系数；表示阶段t典型日d运行时段h节点j的用电需求；表示阶段t典型日d运行时段h节点j可以满足的用电负荷；表示阶段t典型日d运行时段h从上级电网购电的有功功率；表示阶段t运行时段h向上级电网购电的电价，采用分时电价机制；Δ
h
为优化规划考虑的运行时间粒度，一般取为小时，为阶段t系统/设备k的单位报废成本；为阶段t节点j系统/设备k的报废容量；为阶段t节点j电池储能系统的报废功率容量；为阶段t节点j充电桩或加氢机的报废个数，为阶段t运行时段h的售氢价格；为阶段t运行时段h的售电价格；为阶段t向外部电网售电价格；为阶段t典型日d运行时段h向上级电网输送的有功功率。
[0029]进一步的，阶段t内，电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划模型的投资约束包括投资预算约束、接入下限约束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划所需的参数信息；S2、基于步骤S1得到的参数信息模拟生成电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划所需的典型场景序列；S3、基于多阶段决策框架，以最小化净现支出为目标，构建电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划模型；S4、基于步骤S1得到的参数信息以及步骤S2得到的典型场景序列，求解步骤S3得到的电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划模型，得到电氢制充注一体站柔性网络经济性最优的多阶段选址定容方案。2.根据权利要求1所述的电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法，其特征在于，步骤S1中，参数信息包括设备参数、气象参数、电气参数、负荷参数和经济参数。3.根据权利要求1所述的电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法，其特征在于，步骤S3中，电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划模型具体为：于，步骤S3中，电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划模型具体为：其中，t＝2,
…
,T，t为阶段的角标；x
t
表示阶段t的投资相关决策，并作为纽带连接相邻阶段的优化问题；y
t
表示阶段t的运行相关决策；Φ表示净现总支出；Φ
t
表示阶段t的净现支出；Q
t
(
·
)表示阶段t的价值函数。4.根据权利要求3所述的电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法，其特征在于，阶段t(t＝1,
…
,T)的净现支出Φ
t
为：其中，表示阶段t的投资成本；表示阶段t的运行成本；表示阶段t的固定资产清理成本；表示阶段t的运行收益；Ir表示年化利率；用于将阶段t的总支出转化为净现支出。5.根据权利要求4所述的电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法，其特征在于，阶段t的投资成本为：阶段t的运行成本为：
阶段t的固定资产清理成本为：阶段t的运行收益为：其中，k为备选系统/设备的索引，K1＝{WT,PV,ELZ,HT}、K2＝{BS}、K3＝{CP,HD}为备选系统/设备的集合，WT、PV、BS、ELZ、HT、CP、HD分别表示风力发电系统、光伏发电系统、电池储能系统、电解槽、储氢罐、充电桩和加氢机；j为配电网节点的索引；Λ表示由于地理限制、政策因素等原因目标园区配电网允许接入电氢制充注一体站的备选节点集合；为电氢制充注一体站的基本建设费用，为阶段t系统/设备k的单位投资成本，为阶段t电池储能系统的单位功率价格和单位能量价格；为0
‑
1变量，用来衡量电氢制充注一体站的投建行为，时表示阶段t节点j有电氢制充注一体站投建；为阶段t节点j系统/设备k的新增配置容量，为阶段t节点j电池储能系统的新增功率/蓄电容量；为阶段t节点j充电桩或加氢机的购置个数，N
+
＝{1,2,
…
}为目标区域配电网的节点集合，满足配电网通过节点0处的主变压器与外部电网相连；m为目标区域内各子区域的索引，M为目标区域所有子区域构成的集合；Λ
m
(m∈M)为各子区域所含配电网备选节点的集合；为电氢制充注一体站阶段t的基本年运维费用，为系统/设备k(k∈K1∪K2∪K3)在阶段t的单位年运维费用；为0
‑
1变量，用来描述电氢制充注一体站的运行状态，时表示阶段t节点j有电氢制充注一体站运行；为阶段t节点j系统/设备k的运行容量，为阶段t节点j电池储能系统的运行功率容量；为阶段t节点j充电桩或加氢机的运行个数；d为典型日的索引，D为各阶段选取的典型日总数；h为各典型日中运行时段的索引，H为典型日运行时段总数；时间转换因子用于将各典型日计算得到的数值转换为阶段数值；为阶段t典型日d运行时段h子区域m的氢加注需求；为阶段t典型日d运行时段h节点j可以得到满足的氢加注负荷；ξ
H
为可中断氢加注负荷补偿成本系数；为阶段t典型日d运行时段h子区域m的充电需求；为阶段t典型日d运行时段h节点j可以得到满足的充电负荷；ξ
C
为可中断充电负荷补偿成本系数；ξ
E
为可中断用电负荷补偿成本系数；表示阶段t典型日d运行时段h节点j的用电需求；表示阶段t典型日d运行时段h节点j可以满足的用电负荷；表示阶段t典型日d运行时段h从上级电网购电的有功功率；表示阶段t运行时段h向上级电网购电的电价，采用分时电价机制；Δ
h
为优化规划考虑的运行时
间粒度，一般取为小时，为阶段t系统/设备k的单位报废成本；为阶段t节点j系统/设备k的报废容量；为阶段t节点j电池储能系统的报废功率容量；为阶段t节点j充电桩或加氢机的报废个数，为阶段t运行时段h的售氢价格；为阶段t运行时段h的售电价格；为阶段t向外部电网售电价格；为阶段t典型日d运行时段h向上级电网输送的有功功率。6.根据权利要求3所述的电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法，其特征在于，阶段t(t＝1,
…
,T)内，电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划模型的投资约束包括投资预算约束、接入下限约束、设备购置约束和阶段耦合约束。7.根据权利要求6所述的电氢制充注一体站柔性网络多阶段动态规划方法，其特征在于，投资预算约束：其中，为阶段t电氢制充注一体站柔性网络的投资上限；接入下限约束具体如下：设备购置约束具体如下：设备购置约束具体如下：设备购置约束具体如下：设备购置约束具体如下：其中，为节点j系统/...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓宇，孙寻航，翟桥柱，周玉洲，马冬来，陈孟晓，管晓宏，
申请(专利权)人：四川数字经济产业发展研究院，
类型：发明
国别省市：