一种电氢联储规划方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及电氢联储系统技术领域，特别涉及一种电氢联储规划方法及系统

【技术实现步骤摘要】
一种电氢联储规划方法及系统


[0001]本专利技术涉及能源管理
，特别涉及一种电氢联储规划方法及系统
。

技术介绍

[0002]随着储能技术的不断发展和提高，不同类型的储能系统的结合使用逐渐成为研究人员的研究热点，如混合电池储能系统和电池
‑
氢混合储能系统，因其能够有效应对可再生能源出力的间歇性
、
波动性而开始被逐渐重视
。
为了更好的发挥电氢储能系统在未来新能源发电中的优势，提高该系统储能经济性，需要对电池与氢储能在系统中的配置进行规划，以及在后续运行中根据季节变化
、
电价波动等对系统运行进行优化
。
[0003]目前，现有的电氢储能系统的建设成本高，特别是在长时
、
大规模的应用领域，电氢储能系统建设成本极高，单独的氢储能与电池储能在长时储能领域经济性较差
。
并且储能规划上模型复杂求解难度大，储能设备建模简单，模型保真度低，极少考虑设备退化
、
更换等成本对蓄能收益带来的影响
。
而在容量配置优化上，传统的策略梯度法在应用过程中容易受步长影响而导致优化时间长
、
新策略更新受限
、
易规划出差策略等问题
。
并且，当前的容量配置优化策略与智能算法结合弱，难以解决电氢储能系统的强非线性
。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术中电氢联储系统存在的至少一个不足，本专利技术一实施例提供了一种电氢联储规划方法，包括以下步骤：
[0005]基于电池储能系统构建关于电池荷电状态的电池储能模型；
[0006]基于氢储能系统构建分别关于电解槽运行功率
P
EL
(t)、
燃料电池运行功率
P
FC
(t)、
储氢罐氢气剩余量
LOH(t)
的氢气储能模型；
[0007]基于给定时间内的系统剩余价值
C
SAL,tot
、
系统资本支出
C
CAPEX,tot
、
运营费用
C
OM,tot
和重置支出
C
REP,tot
计算系统总净现值成本
C
NPC,tor
；
[0008]基于系统总净现值成本
C
NPC,tot
、
购电成本
C
ele
、
总发电量
E
tot,j
、
购电量
E
ele
计算给定时间内的
LCOE
；基于电网功率和负载功率计算
SSR
；
[0009]以
LCOE
的最小化和
SSR
的最大化为目标函数结合电池储能模型
、
氢气储能模型建立电氢联储系统的目标优化模型；利用多目标粒子群优化算法计算目标优化模型的帕累托解集，并根据所述帕累托解集确定所述电氢联储系统的容量最优配置
。
[0010]在一实施例中，构建关于电池荷电状态的电池储能模型为：
[0011]P
BT,ch
(t)
＝
max(P
pv
(t)
‑
P
load
(t),0)
[0012]P
BT,dc
(t)
＝
max(P
load
(t)
‑
P
pv
(t),0)
[0013][0014]式中，
P
BT,ch
(t)、P
BT,dc
(t)、P
pv
(t)、P
load
(t)
分别为时间
t
处的电池系统充电功率
、
电池系统放电功率
、
光伏系统发电量
、
系统负载功率；
σ
BT
为电池的自放电系数，
Δ
t
为模拟1小时时间步长；
η
BT,ch
、
η
BT,dc
、
η
BT,conv
、Cap
BT
分别为电池充电效率
、
电池放电效率
、
电池逆变器效率
、
电池额定容量
。
[0015]在一实施例中，基于氢储能系统构建分别关于电解槽运行功率
、
储氢罐氢气剩余量
、
燃料电池运行功率的氢气储能模型为：
[0016]P
EL
(t)
＝
min(max(P
pv
(t)
‑
P
load
(t),0),P
EL,ref
)
[0017]P
FC
(t)
＝
min(max(P
load
(t)
‑
P
pv
(t),0),P
FC,ref
)
[0018][0019]式中，
P
EL
(t)、P
FC
(t)
分别为电解槽和燃料电池在时间
t
下的运行功率；
P
EL,ref
、P
FC,ref
分别为电解槽和燃料电池的额定功率；
η
EL
、
η
FC
分别为电解槽和燃料电池的效率；
Cap
H2
为储氢罐的容量
。
[0020]在一实施例中，构建关于电池荷电状态的电池储能模型还包括对电解槽和燃料电池的功率效率进行建模，所述功率效率的模型为：
[0021][0022]η
ele
＝
η
f
·
η
V
[0023][0024]式中，
V
th
为热平衡电位，在标准条件下取
V
th
＝
1.48V
；
η
V
为电压效率，
η
ele
为电解槽的效率，
η
f
为法拉第效率；
i
为电解槽的电流密度，
f1、f2分别为电解槽效率的拟合参数
。
[0025]在一实施例中，基于给定时间内的系统剩余价值
C
SAL,tot
、
系统资本支出
C
CAPEX,tot
、
运营费用
C...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电氢联储规划方法，其特征在于，包括以下步骤：基于电池储能系统构建关于电池荷电状态的电池储能模型；基于氢储能系统构建分别关于电解槽运行功率
P
EL
(t)、
燃料电池运行功率
P
FC
(t)、
储氢罐氢气剩余量
LOH(t)
的氢气储能模型；基于给定时间内的系统剩余价值
C
SAL
，
tot
、
系统资本支出
C
CAPEX,tot
、
运营费用
C
OM,tot
和重置支出
C
REP,tot
计算系统总净现值成本
C
NPC,tot
；基于系统总净现值成本
C
NPC,tot
、
购电成本
C
ele
、
总发电量
E
tot
，
j
、
购电量
E
ele
计算给定时间内的
LCOE
；基于电网功率和负载功率计算
SSR
；以
LCOE
的最小化和
SSR
的最大化为目标函数结合电池储能模型
、
氢气储能模型建立电氢联储系统的目标优化模型；利用多目标粒子群优化算法计算目标优化模型的帕累托解集，并根据所述帕累托解集确定所述电氢联储系统的容量最优配置
。2.
根据权利要求1所述的电氢联储规划方法，其特征在于，构建关于电池荷电状态的电池储能模型为：
P
BT,ch
(t)
＝
max(P
pv
(t)
‑
P
load
(t)
，
0)P
BT
，
dc
(t)
＝
max(P
load
(t)
‑
P
pv
(t)
，
0)
式中，
P
BT
，
ch
(t)、P
BT,dc
(t)、P
pv
(t)、P
load
(t)
分别为时间
t
处的电池系统充电功率
、
电池系统放电功率
、
光伏系统发电量
、
系统负载功率；
σ
BT
为电池的自放电系数，
Δ
t
为模拟1小时时间步长；
η
BT,ch
、
η
BT,dc
、
η
BT
，
conv
、Cap
BT
分别为电池充电效率
、
电池放电效率
、
电池逆变器效率
、
电池额定容量
。3.
根据权利要求1所述的电氢联储规划方法，其特征在于，基于氢储能系统构建分别关于电解槽运行功率
、
储氢罐氢气剩余量
、
燃料电池运行功率的氢气储能模型为：
P
EL
(t)
＝
min(max(P
pv
(t)
‑
P
load
(t)
，
0)
，
P
EL
，
ref
)P
FC
(t)
＝
min(max(P
load
(t)
‑
P
pv
(t)
，
0)
，
P
FC,ref
)
式中，
P
EL
(t)、P
FC
(t)
分别为电解槽和燃料电池在时间
t
下的运行功率；
P
EL
，
ref
、P
FC
，
ref
分别为电解槽和燃料电池的额定功率；
η
EL
、
η
FC
分别为电解槽和燃料电池的效率；
Cap
H2
为储氢罐的容量
。4.
根据权利要求3所述的电氢联储规划方法，其特征在于：构建关于电池荷电状态的电池储能模型还包括对电解槽和燃料电池的功率效率进行建模，所述功率效率的模型为：
η
ele
＝
η
f
·
η
V
式中，
V
th
为热平衡电位，在标准条件下取
V
th
＝
1.48V
；
η
V
为电压效率，
η
ele
为电解槽的效率，
η
f
为法拉第效率；
i
为电解槽的电流密度，
f1、f2分别为电解槽效率的拟合参数
。5.
根据权利要求1所述的电氢联储规划方法，其特征在于，基于给定时间内的系统剩余价值
C
SAL
，
tot
、
系统资本支出
C
CAPEX,tot
、
运营费用
C
OM,tot
和重置支出
C
REP,tot
计算系统总净现值成本
C
NPC,tot
的公式为：
C
NPC,tot
＝
C
CAPEX,tot
+C
OM,tot
+C
REP,tot
‑
C
SAL
，
tot
其中，系统剩余价值
C
SAL
，
tot
的公式为：式中，
L
rem
为系统设备的剩余寿命，
L
为系统设备的总寿命；运营费用
C
OM,tot
的公式为：
C
OM,tot
＝
C
OM...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪文晶，王晨浩，王伊凡，李正雄，薛哲纯，陈伟平，苏文湫，方奕凯，
申请(专利权)人：嘉庚创新实验室，
类型：发明
国别省市：