考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法技术方案

考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法，包括以下步骤：步骤一：基于光热电站和含电转氢余热利用构建电氢热综合能源系统；步骤二：考虑需求侧电氢热柔性负荷的特征和调节价值，构建含可平移、可转移、可削减负荷的电氢热柔性负荷模型；步骤三：以综合运行成本最小为目标函数的考虑电氢热柔性负荷调节特性的电氢热综合能源系统联合优化运行模型。该方法能够提升风光消纳能力和系统运行灵活性，还可以在减少购能成本的同时，有效降低系统碳排放量。有效降低系统碳排放量。有效降低系统碳排放量。

【技术实现步骤摘要】
考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法


[0001]本专利技术属于综合能源系统优化运行
，具体涉及一种考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法。

技术介绍

[0002]如何建立清洁、高效、灵活的新型能源结构体系是我国能源系统转型面临的关键问题。在这一背景下，具有多能耦合、联合调度特性的综合能源系统已成为高效、清洁利用能源的重要形式，对促进能源系统转型具有重要意义。
[0003]现有技术中，文献[1]:《含光热电站的电
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热能源系统优化运行机制》,杨宏基,周明,武昭原等.含光热电站的电
‑
热能源系统优化运行机制[J].电网技术,2022,46(01):175
‑
185.建立了一种考虑绿证交易和光热电站的电热能源系统优化模型，该模型可提高可再生能源消纳率和系统运行经济性。然而，该文献主要研究光热电站促进系统消纳新能源及系统经济性，未考虑将光热电站与电转氢技术联合运行。
[0004]文献[2]:《含电解制氢装置及光热电站的海岛微网优化调度》,黄冬梅,陈柯翔,孙锦中等.含电解制氢装置及光热电站的海岛微网优化调度[J].电力系统及其自动化学报,2022,34(11):24
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31.提出了光热电站配合风电制氢的海岛微网优化调度模型，该模型在保证微网稳定运行的情况下有效提升系统收益及风电消纳率。但是，该文献未充分发挥电转氢余热在含氢储能多能耦合系统的低碳经济优化能力。
[0005]文献[3]:《计及可平移负荷的分布式冷热电联供系统优化运行》，胡荣,张宓璐,李振坤等.计及可平移负荷的分布式冷热电联供系统优化运行[J].电网技术,2018,42(03):715
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721.根据系统内负荷的用电特性，建立了冷热电负荷平移模型，平移负荷在实现削峰填谷目标的同时降低了综合成本。然而，该文献局限于冷热电负荷对系统运行的影响，未考虑极具应用潜力的氢能参与需求侧优化运行。

技术实现思路

[0006]针对以上不足，本专利技术提出了一种考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法，该方法能够提升风光消纳能力和系统运行灵活性，还可以在减少购能成本的同时，有效降低系统碳排放量。
[0007]本专利技术采取的技术方案为：
[0008]考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一：基于光热电站和含电转氢余热利用构建电氢热综合能源系统；
[0010]步骤二：考虑需求侧电氢热柔性负荷的特征和调节价值，构建含可平移、可转移、可削减负荷的电氢热柔性负荷模型；
[0011]步骤三：以综合运行成本最小为目标函数的考虑电氢热柔性负荷调节特性的电氢
热综合能源系统联合优化运行模型。
[0012]所述步骤一中，在综合能源系统供能侧引入含余热利用的电转氢设备和光热电站，能源输入包括风机、光伏、电力网络以及氢气网络；能源转换设备包括光热电站、电锅炉、电解槽、氢燃料电池、氢气锅炉；储能设备包括氢储能、电储能、热储能；多元负荷包含电氢热重要负荷以及电氢热柔性负荷；电氢热综合能源系统如图6所示。
[0013]在电价峰时段，光热电站将收集热能转化为电能，减少系统购电以降低总运行成本。考虑电解槽产氢余热利用的氢能系统实现了电氢热能耦合，可降低能量的梯级损耗。此外，在系统中还加入了储能设备及柔性负荷，能够提升系统运行灵活性。
[0014]所述步骤二中，将步骤一建立的电氢热综合能源系统中的负荷分为重要负荷和柔性负荷。根据不同的调节方式将柔性负荷分为可平移负荷、可转移负荷、可削减负荷；
[0015][0016]式中：x为负荷类型，x∈{e,h2,h}，分别表示电能、氢能、热能；为t时段参与调节后柔性负荷x的功率；为t时段重要负荷x的功率；为t时段参与调节后可平移负荷x的功率；为t时段参与调节后可转移负荷x的功率；为t时段参与调节后可削减负荷x的功率。
[0017]所述步骤二中，电氢热柔性负荷模型包括：
[0018](1)可平移电氢热负荷模型：
[0019]可平移负荷可通过三班倒工作制将连续工作的生产流程进行时间上平移，可平移负荷x在平移前的功率分布向量为：
[0020][0021]式中：t
s
为可平移起始工作时间；t
n
为持续工作时间；为时段t
s
可平移负荷x的功率；为时段t
s
+1可平移负荷x的功率；为时段t
s
+t
n
可平移负荷x的功率。接受的可平移区间为平移到新起始τ时段需满足当τ＝t
s
时，负荷不发生平移；当τ≠t
s
时，可平移负荷x从原始起始时段t
s
平移到时段τ开始的功率分布向量为：
[0022][0023]式中：为时段τ可平移负荷x的功率；为时段τ+1可平移负荷x的功率；为时段τ+t
n
‑
1可平移负荷x的功率。
[0024]①
平移功率总量约束：
[0025][0026]式中：为可平移负荷x的平移状态，取1、0分别代表平移的运行、停止状态；为可平移负荷x在平移前的功率分布向量。
[0027]②
平移补偿成本：
[0028][0029]式中：α
x
为平移单位负荷x功率的补贴价格；x为负荷类型；e表示电能；h2表示氢能；h表示热能。
[0030](2)可转移电氢热负荷模型：
[0031]可转移负荷较可平移负荷相对灵活，在维持负荷总功率守恒的情况下，其运行时长及时间段均可调，通过负荷转移动作能够实现能量转移；
[0032]可转移电氢热负荷模型的具体表达式如下：
[0033][0034][0035][0036]式中：分别为t时段可转移负荷x在转移前、后的功率；与分别为t时段可转移负荷x转入、转出功率；分别为t时段可转移负荷x最大转入、转出功率。
[0037]a、转移功率总量约束：
[0038][0039]式中：分别为t时段可转移负荷x在转移前、后的功率；[t
start
,t
end
]为可转移负荷x的可接受转移时间区间；t
start
为可转移负荷x开始转移时间；t
end
为可转移负荷x的结束转移时间。
[0040]b、转移功率范围约束：
[0041][0042]式中：分别为可转移负荷x的最小、最大转移功率；为t时段可转移负荷x的转移状态，取1、0分别代表转移的运行、停止状态；为t时段可转移负荷x的转移功率。
[0043]c、转移补偿成本：
[0044][0045]式中：β
x
为转移单位负荷x功率的补贴价格。
[0046](3)可削减电氢热负荷模型：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：基于光热电站和含电转氢余热利用构建电氢热综合能源系统；步骤二：考虑需求侧电氢热柔性负荷的特征和调节价值，构建含可平移、可转移、可削减负荷的电氢热柔性负荷模型；步骤三：以综合运行成本最小为目标函数的考虑电氢热柔性负荷调节特性的电氢热综合能源系统联合优化运行模型。2.根据权利要求1所述考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法，其特征在于：所述步骤一中，在综合能源系统供能侧引入含余热利用的电转氢设备和光热电站，能源输入包括风机、光伏、电力网络以及氢气网络；能源转换设备包括光热电站、电锅炉、电解槽、氢燃料电池、氢气锅炉；储能设备包括氢储能、电储能、热储能；多元负荷包含电氢热重要负荷以及电氢热柔性负荷；在电价峰时段，光热电站将收集热能转化为电能。3.根据权利要求1所述考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法，其特征在于：所述步骤二中，将步骤一建立的电氢热综合能源系统中的负荷分为重要负荷和柔性负荷；根据不同的调节方式将柔性负荷分为可平移负荷、可转移负荷、可削减负荷；式中：x为负荷类型，x∈{e,h2,h}，分别表示电能、氢能、热能；为t时段参与调节后柔性负荷x的功率；为t时段重要负荷x的功率；为t时段参与调节后可平移负荷x的功率；为t时段参与调节后可转移负荷x的功率；为t时段参与调节后可削减负荷x的功率。4.根据权利要求1所述考虑光热电站和柔性负荷的电氢热综合能源系统联合优化运行方法，其特征在于：所述步骤二中，电氢热柔性负荷模型包括：(1)可平移电氢热负荷模型：可平移负荷通过三班倒工作制将连续工作的生产流程进行时间上平移，可平移负荷x在平移前的功率分布向量为：式中：t
s
为可平移起始工作时间；t
n
为持续工作时间；为时段t
s
可平移负荷x的功率；为时段t
s
+1可平移负荷x的功率；为时段t
s
+t
n
可平移负荷x的功率；接受的可平移区间为平移到新起始τ时段需满足当τ＝t
s
时，负荷不发生平移；当τ≠t
s
时，可平移负荷x从原始起始时段t
s
平移到时段τ开始的功率分布向量为：式中：为时段τ可平移负荷x的功率；为时段τ+1可平移负荷x的功率；为时段τ+t
n
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1可平移负荷x的功率；
①
平移功率总量约束：式中：为可平移负荷x的平移状态，取1、0分别代表平移的运行、停止状态；为可平移负荷x在平移前的功率分布向量；
②
平移补偿成本：式中：α
x
为平移单位负荷x功率的补贴价格；x为负荷类型；e表示电能；h2表示氢能；h表示热能；(2)可转移电氢热负荷模型：可转移电氢热负荷模型的具体表达式如下：可转移电氢热负荷模型的具体表达式如下：可转移电氢热负荷模型的具体表达式如下：式中：分别为t时段可转移负荷x在转移前、后的功率；与分别为t时段可转移负荷x转入、转出功率；分别为t时段可转移负荷x最大转入、转出功率；a、转移功率总量约束：式中：分别为t时段可转移负荷x在转移前、后的功率；[t
start
,t
end
]为可转移负荷x的可接受转移时间区间；t
start
为可转移负荷x开始转移时间；t
end
为可转移负荷x的结束转移时间；b、转移功率范围约束：式中：分别为可转移负荷x的最小、最大转移功率；为t时...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，张晓佳，甘友春，马辉，王振，张佳恒，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：