本发明专利技术公开了一种考虑安全性风险的电‑氢储能系统优化设计方法及系统。本发明专利技术采用的方法，包括：建立电‑氢储能系统模型；分析影响电‑氢储能系统安全性因素；确定上层优化设计参数和约束条件；确定下层优化调度变量及约束条件；量化电‑氢储能系统的安全性风险，并考虑电‑氢储能系统的运行成本和投资成本，建立以电‑氢储能系统经济性和安全性为优化目标的优化设计模型；输入风光出力、电热氢负荷数据和各设备参数，用禁忌混沌量子粒子群算法求解优化设计模型，得到考虑安全性风险的电‑氢储能系统双层优化设计方案。本发明专利技术得到考虑电‑氢储能系统安全性和经济性的多目标优化设计方案，提高了电‑氢储能系统的安全性和经济性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电-氢储能系统优化，特别是一种考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法及系统。
技术介绍
1、氢气具有高能量密度、零排放和可再生等特点，被认为是未来能源转型的关键。电-氢储能系统作为氢能源的一种重要应用形式，它能够将风光等可再生能源转化为氢气进行储存，并在需要时重新转化为电能，为能源存储和转换提供了一种高效的方式。然而，电-氢储能系统的运行中仍然受到一系列挑战的制约，其中最为突出的问题之一就是氢气的安全性。氢气是一种高爆炸性气体，在一定条件下，与氧气混合可能引发严重的爆炸事故，对人员和环境造成潜在威胁。因此，在电-氢储能系统的优化设计和运行中，必须特别注意氢气爆炸的风险，确保系统的可靠性和安全性。然而目前大多数研究未充分考虑电-氢储能系统中氢气爆炸的安全性风险，这导致了在实际应用中可能存在潜在的风险，限制了电-氢储能系统的进一步发展。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提出一种考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法及系统，其通过考虑电-氢储能系统中电解槽和燃料电池的安全性约束和对储氢罐爆炸概率和爆炸威力的安全风险量化，得到考虑电-氢储能系统安全性和经济性的多目标优化设计方案，从而提高电-氢储能系统安全性和经济性。
2、为此，本专利技术采用的一种技术方案为：一种考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其包括步骤：
3、1）建立电-氢储能系统模型；
4、2）分析影响电-氢储能系统安全性因素；
>5、3）确定上层优化设计参数和约束条件；6、4）确定下层优化调度变量和约束条件；
7、5）量化电-氢储能系统的安全性风险，并考虑电-氢储能系统的运行成本和投资成本，建立以电-氢储能系统经济性和安全性为优化目标的优化设计模型，即确定电-氢储能系统优化设计的目标函数；
8、6）输入风光出力、电热氢负荷数据和各设备参数，用禁忌混沌量子粒子群算法求解优化设计模型，得到考虑安全性风险的电-氢储能系统双层优化设计方案。
9、本专利技术采用的另一种技术方案为：一种考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计系统，其包括：
10、电-氢储能系统建模单元，用于建立电-氢储能系统模型；
11、安全性风险分析单元，用于分析影响电-氢储能系统安全性的因素；
12、上层优化设计参数和约束条件确定单元，用于确定上层优化设计参数和上层约束条件；
13、下层优化调度变量及约束条件确定单元，用于确定下层优化调度变量及下层约束条件；
14、目标函数确定单元，用于确定电-氢储能系统优化设计的目标函数，所述目标函数包括安全性风险成本、运行成本和投资成本；
15、数据输入与优化求解单元，用于输入优化求解需要的数据和参数并求解目标函数，所述输入数据包括风光出力、电热氢负荷预测数据和各设备参数，求解方法为禁忌混沌量子粒子群算法。
16、本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术通过考虑电-氢储能系统中电解槽和燃料电池的安全性约束和对储氢罐爆炸概率和爆炸威力的安全风险量化，得到考虑电-氢储能系统安全性和经济性的多目标优化设计方案，提高了电-氢储能系统的安全性和经济性。
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【技术保护点】
1.一种考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述的考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤1），所述的电-氢储能系统包括风机、光伏、电解槽、燃料电池、储氢罐、储热罐、蓄电池和电锅炉以及能量输入输出关系。
3.如权利要求1所述的考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤2），影响电-氢储能系统安全性因素包括电解槽和燃料电池的工作功率、工作温度，储氢罐的储氢质量和压强。
4.如权利要求1所述的考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤3），所述上层优化设计参数包括电解槽容量、燃料电池容量、电锅炉容量、蓄电池容量、储氢罐容量和储热罐容量；
5.如权利要求1所述的考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤4），所述下层优化调度变量包括风机出力消纳、光伏消纳、电解槽出力、燃料电池出力、蓄电池充放电、电锅炉出力、储氢罐充放氢和储热罐充放热；
6.如权利要求1所述的考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤5），电-氢储能系统的安全性风险量化包括储氢罐爆炸概率风险量化和储氢罐爆炸威力风险量化，其中爆炸概率与储氢罐压强相关，爆炸威力与储氢罐储氢质量相关。
7.如权利要求1所述的考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤5），所述运行成本包括购售电交易费用、电解槽启停成本、燃料电池启停成本、售热收益、售氢收益、蓄电池使用成本、弃光和弃风惩罚费用及碳排放惩罚费用。
8.如权利要求1所述的考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤5），所述投资成本包括电解槽投资成本、燃料电池投资成本、电锅炉投资成本、蓄电池投资成本、储氢罐投资成本和储热罐投资成本。
9.如权利要求1所述的考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤5）中，上层优化目标为日净成本最小，日净成本等于下层优化运行成本加上等效日投资成本，优化设计模型的目标函数表达式如下：
10.一种考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计系统，其特征在于，包括：
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【技术特征摘要】
1.一种考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述的考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤1），所述的电-氢储能系统包括风机、光伏、电解槽、燃料电池、储氢罐、储热罐、蓄电池和电锅炉以及能量输入输出关系。
3.如权利要求1所述的考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤2），影响电-氢储能系统安全性因素包括电解槽和燃料电池的工作功率、工作温度，储氢罐的储氢质量和压强。
4.如权利要求1所述的考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤3），所述上层优化设计参数包括电解槽容量、燃料电池容量、电锅炉容量、蓄电池容量、储氢罐容量和储热罐容量；
5.如权利要求1所述的考虑安全性风险的电-氢储能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤4），所述下层优化调度变量包括风机出力消纳、光伏消纳、电解槽出力、燃料电池出力、蓄电池充放电、电锅炉出力、储氢罐充放氢和储热罐充放热；
6.如权利要求1所述的考虑安全性...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈哲，史兴华，赵波，张雪松，林达，李志浩，倪筹帷，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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