【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源调度优化，更具体地，涉及一种电转气场站能源优化调度方法、电子设备、存储介质。
技术介绍
1、电转气(power to gas，以下简称p2g)技术是将电能转换为天然气，将得到的气体存储在天然气存储设备，在可再生能源出力高峰时期进行转化存储，在电力短缺时供能，从而提高系统可再生能源的消纳能力。将p2g技术引入综合能源系统，并使其参与调度优化，首先需要对p2g的特性进行建模，以揭示气体产量与电力消耗之间的关系。
2、目前相关的研究中已经有了一些可行的方法。最简单的方法是假设气体产量与功率输入成正比，即电解水和甲烷化环节具有固定的效率。这种简易的模型常被用于含有大量能量元件的综合能源系统调度中。然而，上述的恒定效率模型未计及p2g的实际运行特性。对于电解水环节，工作温度与工作电流均会影响氢气的生产效率，此外，当电解槽处于热备用和完全关闭的状态时，其具有不同的启动过程与特性除了电解水环节，压缩储氢和甲烷化环节同样也是p2g重要的部分。储氢罐内部气体物理状态和甲烷反应器热启动耗时特性等因素也将对p2g运行效率产生显著影响，因此必须考虑各生产环节的技术特点建立p2g动态运行模型。
3、因此，需要构建一个更为精准的p2g模型，以提高电转气场站能源优化调度的经济效益。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种电转气场站能源优化调度方法、电子设备、存储介质，其目的在于构建一个更为精准的p2g模型，以提高电转气场站能源优化调度的
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种电转气场站能源优化调度方法，包括：
3、步骤s1：建立电转气场站优化调度模型，所述电转气场站优化调度模型包括目标函数和约束条件，所述约束条件包括电解水模型约束、压缩储氢模型约束和甲烷化模型约束，所述目标函数为使电转气场站的综合经济效益最大；
4、步骤s2：求解所述电转气场站优化调度模型，得到优化调度结果；
5、在步骤s1中：
6、所述电解水模型约束包括：氢气生产速率与电解槽工作电流之间的速率关系约束；电解槽功率密度与温度和电流密度之间的功率关系约束；电解槽在生产、备用、停机、冷启动四种种状态之间的状态转换关系约束；电解槽冷启动的开始条件约束；电解槽冷启动的状态持续时间约束；
7、所述压缩储氢模型约束包括；储氢罐充放气过程的气体质量变化关系约束；储氢罐内部的能量守恒关系约束；储氢罐罐内氢气最高温度约束；储氢罐罐内气压变化约束；压缩机的功率约束；
8、所述甲烷化模型约束包括：甲烷化装置热启动的启动时间与闲置时间的时间关系约束；甲烷化装置在生产、闲置、停机、冷启动、热启动五种状态之间的状态转换关系约束；甲烷化装置冷启动开始条件约束和热启动开始条件约束；甲烷化装置冷启动状态持续时间约束和热启动状态持续时间约束；甲烷化装置闲置状态最大持续时间约束。
9、在其中一个实施例中，所述电解槽在生产、备用、停机、冷启动四种状态之间的状态转换关系约束包括：
10、
11、
12、
13、
14、
15、
16、式中，分别表示t时刻电解槽是否处于生产、备用、停机的状态或是冷启动的过渡状态的0-1变量，取0表示未处于对应状态，取1表示处于对应状态；
17、所述电解槽冷启动的开始条件约束包括：
18、
19、
20、
21、式中，表示t时刻电解槽是否开始冷启动，取0表示未开始，取1表示开始；
22、所述电解槽冷启动的状态持续时间约束包括：
23、
24、
25、其中，为冷启动过程需要的持续时刻数。
26、在其中一个实施例中，所述储氢罐内部的能量守恒关系约束为经过大m法线性处理后的约束，包括：
27、
28、
29、
30、
31、式中，表示t时刻储氢罐的储氢量是否位于第j区间的0-1变量，取0表示未处于对应区间，取1表示位于对应区间；ms,t表示t时刻储氢罐的实际储氢量，mmin和mmax为储氢装置最小和最大储氢量，k2为设定的区间数，m是一个很大的整数，为t时刻储氢罐储氢量近似估计值；
32、所述储氢罐罐内氢气最高温度约束为经过大m法线性处理后的约束，包括：
33、
34、
35、式中，ts,t表示t时刻储氢罐内气体温度，cv、cp分别表示氢气的定容比热和定压比热，min,t代表t时刻储氢罐进气口的氢气流速，tin表示输入储氢罐的氢气温度，ain、ain分别为储氢罐换热面积和换热系数，tw为环境温度，ts,t为t时刻储氢罐内气体温度，pcool,t为t时刻制冷单元的制冷功率，δt表示相邻时刻间隔；
36、所述储氢罐罐内气压变化约束为经过大m法线性处理后的约束，包括：
37、
38、
39、式中，ps,t表示t时刻储氢罐罐内气压，v为储氢罐体积，r是理想气体常数；是氢气的摩尔质量；
40、所述压缩机的功率约束为经过大m法线性处理后的约束，包括：
41、
42、
43、
44、
45、
46、
47、式中，表示t时刻储氢罐气压是否处于第j区间的0-1变量，取0表示未处于对应区间，取1表示位于对应区间；k3为设定的区间数；ps,min和ps,max为储氢罐最小和最大允许气压；pc,t为t时刻压缩机功率；ηc是压缩机机械效率；为t时刻储氢罐气压估计值；pin为输入氢气的气体压强，r是氢气的等熵指数。
48、在其中一个实施例中，
49、所述甲烷化装置热启动的启动时间与闲置时间的时间关系约束包括：
50、当时，
51、式中，和表示第j段闲置时间区间的最小值和最大值，表示当闲置时间处于第j段闲置时间区间时对应的热启动时间，为甲烷化装置闲置时间，为甲烷化装置热启动时间；
52、所述甲烷化装置在生产、闲置、停机、冷启动、热启动五种状态之间的状态转换关系约束包括：
53、
54、
55、
56、
57、
58、
59、其中，分别表示t时刻甲烷化装置是否处于生产、停机、闲置、冷启动、热启动状态的0-1变量，取0表示未处于对应状态，取1表示处于对应状态；
60、所述甲烷化装置冷启动开始条件约束包括：
61、
62、
63、
64、式中，表示t时刻甲烷化装置冷启动是否开始的0-1变量，取0表示未开始，取1表示开始；
65、所述甲烷化装置热启动开始条件约束包括：
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【技术保护点】
1.一种电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，所述电解槽在生产、备用、停机、冷启动四种状态之间的状态转换关系约束包括：
3.如权利要求1所述的电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，所述储氢罐内部的能量守恒关系约束为经过大M法线性处理后的约束，包括：
4.如权利要求1所述的电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，
5.如权利要求1所述的电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，所述功率关系约束为在功率密度-电流密度-温度的关系曲面上做经过常规工作点的切平面的切平面方程，所述常规工作点具有常规工作温度和额定电流密度。
6.如权利要求1所述的电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，所述约束条件还包括余热回收模型约束，所述余热回收模型约束包括对电解槽辅助冷却系统的散热功率以及对甲烷化过程的放热量进行回收利用。
7.如权利要求2所述的电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，所述电解水模型约束还包括电解水功率约束，所述电解水功率约束为经过大M法线性处
8.如权利要求2所述的电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，所述压缩储氢模型约束还包括储氢罐流量关系约束，所述储氢罐流量关系约束包括：
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，所述电解槽在生产、备用、停机、冷启动四种状态之间的状态转换关系约束包括：
3.如权利要求1所述的电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，所述储氢罐内部的能量守恒关系约束为经过大m法线性处理后的约束，包括：
4.如权利要求1所述的电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，
5.如权利要求1所述的电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，所述功率关系约束为在功率密度-电流密度-温度的关系曲面上做经过常规工作点的切平面的切平面方程，所述常规工作点具有常规工作温度和额定电流密度。
6.如权利要求1所述的电转气场站能源优化调度方法，其特征在于，所述约束条件还包括余热回收...
【专利技术属性】
技术研发人员：方家琨，倪谢霆，王志伟，孙勇，李宝聚，左连勇，李德鑫，王盛世，刘晶冠，艾小猛，文劲宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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