【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，属于综合能源系统容量优化配置领域。
技术介绍
1、以氢能为主要载体的氢燃料电池汽车及加氢站作为绿色交通设施受到广泛重视。含加氢站的微网系统可对外输出电、氢、热多种能源，并能实现分布式能源消纳与多能源互联应用，具备高效低碳绿色清洁的优势。光伏和风电等高比例可再生能源存在出力间歇性和随机性的问题，同时加氢站与电、热负荷的用能需求也具有不确定性的特点，这对微网系统的平稳运行形成挑战。储能作为主要的灵活性调节资源，能够有效平抑可再生能源出力的波动并应对用能需求的不确定性。其中，以氢储能为代表的长时储能技术可凭借长周期、大容量特性，可在更长时间维度上调节新能源发电波动，从而以长效机制更好地增强清洁能源消纳。同时近年来，为解决储能装置建设运维成本高昂，耗时费力的问题，有学者提出了基于储能共享模式的云储能服务概念。
2、目前有相关文献对云储能在综合能源系统上的应用进行了研究，有研究人员提出考虑最优建设时序和云储能的园区综合能源系统优化配置方法，对系统进行了容量规划和运行策略研究；有研究人员将共享储能电站服务应用于冷热电多微网系统，通过建立2个不同时间尺度问题的双层规划模型对共享储能电站容量进行规划。目前也有文献对含加氢站的综合能源系统进行研究，有研究人员提出一种考虑加氢站渗透的微能源网优化调度方法，在满足用能区域内的多种用能需求的前提下，制定加氢站的最优调度策略。
3、然而，目前尚未有研究同时考虑将以氢储能为代表的长时储能技术和以电储能为
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述技术问题，提供一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，将长短时多能源云储能系统应用于含加氢站的多微网系统中，并对服务于多微网系统的云储能系统进行容量优化配置，从而实现提升多微网系统能源利用率、促进微网新能源消纳，并最小化多微网系统的储能设备投建运维成本。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，具体包括如下步骤：
4、步骤1：构建包含多微网系统、云储能系统和系统运营商的多微网系统整体架构；所述多微网系统为含加氢站的多微网系统，包括多个含加氢站的单微网系统，每个含加氢站的单微网系统均包括由风电和光伏组成的能源供给设备，由电解槽和电锅炉组成的能源转换设备和由加氢站、电负荷、热负荷组成的能源消耗设备；所述云储能系统包括长时特性的云储氢设备和短时特性的云储电、云储热设备；所述云储氢设备包含储氢罐与燃料电池；所述云储热设备包含储热罐与热电机组；
5、步骤2：分析含加氢站的多微网系统的储能行为；根据含加氢站的多微网系统自身的储能需求情况，分析各微网从云储能系统所购买的云储能容量以及每时段的云储能充放能行为；其中，多微网系统的储能行为包括长时特性的氢能储能行为和短时特性的电能、热能储能行为；
6、步骤3：分析云储能系统的储能行为；根据含加氢站的多微网系统的综合云储能容量需求及每时段充放能行为需求，分析云储能系统内各储能设备的最优容量和充放能行为；
7、步骤4：基于系统运营商角度建立多微网-运营商-云储能的双层优化配置模型，包括以多微网-运营商为主体的上层模型和以云储能-运营商为主体的下层模型，分别以多微网-运营商主体的总成本最小为上层优化目标，以云储能-运营商主体的总成本最小为下层优化目标建立多主体双层优化模型，实现对云储能系统内各储能设备的容量优化配置。
8、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤1中的云储能系统主要考虑氢能的长时储能特性和电能、热能的短时储能特性，当含加氢站的多微网系统中电、氢、热多能源存在能量过剩或能量缺额时，通过与系统运营商进行信息交互后，与云储能系统进行能源共享；当经过云储能系统进行能源共享后仍有单微网存在能量过剩或缺失的情况，可与外部能源网络进行能量售卖与购买。
9、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤2的具体操作为：
10、定义运算规则：
11、
12、
13、同时设定长时储能特性的氢储能可实现不同典型日d之间的能量交互，短时储能特性的电、热储能可实现日内的能量交互；
14、在无储能状态下，微网系统i在t时段需要从外部电网获得和返送回电网的功率分别为：
15、
16、
17、其中，为微网系统i在t时段需要从电网获得的功率，为微网系统i在t时段的电能总功率需求，为微网系统i在t时段的新能源出力电功率；为微网系统i在t时段返送电网的功率；
18、微网系统i在t时段的电能总功率需求表示为：
19、
20、
21、
22、其中，为微网系统i在t时段的电负荷功率需求，为微网系统i在t时段的加氢站转换所需的电能功率需求，为微网系统i在t时段的热负荷转换所需的电能功率需求，为微网系统i在t时段的加氢站的氢负荷功率需求，ηe2h为电解槽的电制氢转换效率，为微网系统i在t时段的热负荷功率需求，ηe2t为电锅炉的电制热转换效率；
23、同理，在无储能状态下，微网系统i在t时段需要从外部氢网获得和返送回氢网的功率分别为
24、
25、
26、其中，为微网系统i在t时段需要从氢网获得的功率，为微网系统i在t时段的能源出力氢功率，为微网系统i在t时段返送氢网的功率；
27、在无储能状态下，微网系统i在t时段需要从外部热网获得和返送的功率分别为
28、
29、
30、其中，为微网系统i在t时段需要从热网获得的功率，为微网系统i在t时段的能源出力热功率，为微网系统i在t时段返送热网的功率；
31、当微网系统i使用云储能服务时，云储电设备在t时段的充放电行为主要受微网系统内的新能源出力与负荷的匹配情况以及电价情况这两方面影响，因此云储电设备在t时段的充放电行为规则为：
32、(1)当微网系统内部的新能源出力大于电负荷即出力过剩，或者当前电价低于充电临界电价时，微网系统控制云储电设备从微网系统内部或外部电网充电；
33、(2)当微网系统内部的新能源出力小于电负荷即出力缺额，同时当前电价高于放电临界电价时，微网系统控制云储电设备放电以满足微网系统内的电负荷需求；
34、因此微网系统i所应用的云储电设备在t时段的充放电行为可用公式表达为：
35、
36、
37、
38、其中，和分为微网系统i在t时段使用云储电设备的充电和放电功率，和分别为微网系统i使用云储电设备的功率容量和能量容量，为微网系统i在t-1时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：所述步骤1中的云储能系统主要考虑氢能的长时储能特性和电能、热能的短时储能特性，当含加氢站的多微网系统中电、氢、热多能源存在能量过剩或能量缺额时，通过与系统运营商进行信息交互后，与云储能系统进行能源共享；当经过云储能系统进行能源共享后仍有单微网存在能量过剩或缺失的情况，可与外部能源网络进行能量售卖与购买。
3.根据权利要求1所述的一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：所述步骤2的具体操作为：
4.根据权利要求3所述的一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：多微网系统角度的储能行为优化目标为在满足自身负荷需求的前提下，使得多微网系统总成本最小。
5.根据权利要求1所述的一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：所述步骤3的具体操作为
6.根据权利要求5所述的一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：云储能系统的储能行为优化目标为在满足多微网系统云储能容量并遵循储能行为的前提下，使得云储能系统的总成本最小；系统运营商能够综合统筹所有微网系统的充放能需求，基于成本最小和遵循微网储能行为的原则控制云储能系统充放能行为。
7.根据权利要求1所述的一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：所述步骤4的以多微网-运营商为主体的上层模型，当多微网系统使用云储能服务时，多微网系统内部不需要自建储能设备，只需要向系统运营商缴纳云储能服务费即可使用云储能服务；因此多微网-运营商主体的总成本包括多微网系统使用云储能服务的年服务成本和多微网系统的年运行成本；因此以多微网-运营商为主体的优化配置上层模型目标函数为：
8.根据权利要求1所述的一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：所述步骤4中以云储能-运营商为主体的下层模型的总成本包括云储能系统的年投建成本和年运行成本，以云储能-运营商为主体的优化配置下层模型目标函数为：
...【技术特征摘要】
1.一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：所述步骤1中的云储能系统主要考虑氢能的长时储能特性和电能、热能的短时储能特性，当含加氢站的多微网系统中电、氢、热多能源存在能量过剩或能量缺额时，通过与系统运营商进行信息交互后，与云储能系统进行能源共享；当经过云储能系统进行能源共享后仍有单微网存在能量过剩或缺失的情况，可与外部能源网络进行能量售卖与购买。
3.根据权利要求1所述的一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：所述步骤2的具体操作为：
4.根据权利要求3所述的一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：多微网系统角度的储能行为优化目标为在满足自身负荷需求的前提下，使得多微网系统总成本最小。
5.根据权利要求1所述的一种含加氢站多微网系统的长短时多能源云储能系统容量双层优化配置方法，其特征在于：所述步骤3的具体操作为：
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【专利技术属性】
技术研发人员：曲正伟，宋新慧，王云静，韩晓明，波波夫·马克西姆·乔治耶维奇，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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