【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及综合能源，特别是涉及一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法及系统。
技术介绍
1、在能源转型与节能减排的推进背景下，电-氢-碳融合的新型综合能源系统模式正处于飞速发展阶段。氢能作为一种可长时间存储、大规模充放电的清洁能源，与电-碳的有效耦合，具有优化能源结构、提高能源利用效率、降低碳排放等优点，备受关注。然而，该系统的运行具有较高的复杂性和不确定性，需要进行更深入的研究。
2、电-氢-碳融合的综合能源系统时序生产模拟的研究目的是通过对系统的运行特性、动态行为和稳定性、运行成本等方面进行深入分析和模拟，揭示其内在耦合关系，为该系统的优化运行、稳定控制和规划设计提供理论支撑和实践指导。同时，通过该研究，还可以为新能源电力系统的经济调度、优化运行和风险管理等方面提供新的思路和方法，为推进能源转型做出贡献。但是现有方法存在以下缺点：1）尚未建立长周期氢储能模型，参与到电-氢-碳系统的时序生产模拟中，与现阶段电-氢-碳协同发展的趋势不符；2）电-氢-碳融合的综合能源系统时序生产模拟的模型较为复杂，涉及多个环节和多种物理过程，建立精确的数学模型需要大量的计算资源和时间。同时，对于大规模、多尺度、多目标优化问题的处理，现有技术还存在一定的局限性；3）传统的电力系统时序生产模拟方法往往建立的是离散时间时序生产模型，精度较低，对连续时间的时序生产模型鲜有研究，其相互转化的内在耦合关系有待研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案。
3、本专利技术提供一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，包括以下步骤。
4、获取历史年度运行数据；所述历史年度运行数据包括历史风速数据和历史太阳辐照度数据。
5、根据所述历史风速数据和风力发电机输出功率模型确定风力出力数据。
6、根据所述历史太阳辐照度数据和光伏发电机输出功率模型确定光伏出力数据。
7、基于连续时间优化理论构建电-氢转换模型和碳-气-电耦合模型。
8、基于所述电-氢转换模型、所述碳-气-电耦合模型和非绿氢惩罚成本构建电-氢-碳综合能源系统模型对应的电-氢-碳综合能源系统综合目标函数和约束条件；所述电-氢-碳综合能源系统综合目标函数包括以综合能源系统运行成本最小为目标的第一目标函数和以非绿氢惩罚成本最小为目标的第二目标函数；所述非绿氢惩罚成本表征综合能源系统作为负荷从电网运营商处购得的电能与综合能源系统作为负荷购得的总电能的比例；所述总电能包括从电网运营商处购得的电能、从风电运营商处购得的电网未及时消纳电能以及从光伏运营商处购得的电网未及时消纳电能；所述约束条件包括风电电能约束、光伏电能约束、储氢量约束、额定氢容量约束、氢储量年初年末平衡约束、太阳光照季节氢储量约束和风力季节氢储量约束；所述风电电能约束由风力出力数据确定；所述光伏电能约束由光伏出力数据确定。
9、对所述电-氢-碳综合能源系统综合目标函数进行求解，得到时序生产模拟方案；所述时序生产模拟方案包括从电网运营商处购得的电能、从风电运营商处购得的电网未及时消纳电能、从光伏运营商处购得的电网未及时消纳电能和参与甲烷生成反应的氢气量。
10、可选的，对所述电-氢-碳综合能源系统综合目标函数进行求解，得到时序生产模拟方案，具体包括：采用bp插值方法对所述电-氢-碳综合能源系统综合目标函数进行求解，得到时序生产模拟方案。
11、可选的，所述电-氢转换模型的计算公式如下。
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14、其中，为时段内电解槽电解产生的量；为电解制氢的效率；为时段综合能源系统作为负荷从电网运营商处购得的电能；和分别为时段综合能源系统从风电运营商处购得的电网未及时消纳电能和从光伏运营商处购得的电网未及时消纳电能；为时段氢储能系统的储氢量；为上一时段氢储能系统的储氢量；为单位时间氢气损耗量；为时段内输出的氢气量；为时段持续时长。
15、可选的，所述碳-气-电耦合模型如下。
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20、其中，为时段碳捕集系统从锅炉设备捕获的二氧化碳量；为二氧化碳捕获率；为热功率-二氧化碳转化率；为时段锅炉输出的热功率；为时段的制甲烷量；为二氧化碳与氢气的反应效率；为碳捕集系统中参与甲烷生成反应的二氧化碳量；为氢储能系统中参与甲烷生成反应的氢气量；为时段由氢燃料电池产生的送入电网的电能；为氢燃料电池的反应效率；为时段氢储系统中送入氢燃料电池中参与化学反应的氢气量；为氢气传输和参与化学反应的过程中氢气耗散率；为时段氢储能系统输出的氢气量；为时段氢储能系统输出的氢气量中用于售卖的氢气量。
21、可选的，所述电-氢-碳综合能源系统综合目标函数的计算公式如下。
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37、其中，f为电-氢-碳综合能源系统综合目标函数；min为第一目标函数；min为第二目标函数；为综合能源系统向电网运营商的购电成本，为综合能源系统向风电运营商的购电成本，为综合能源系统向光伏运营商的购电成本；、和分别为从电网运营商、风电运营商和光伏运营商购入的单位电能价格；为时段综合能源系统作为负荷从电网运营商处购得的电能；和分别为时段综合能源系统从风电运营商处购得的电网未及时消纳电能和从光伏运营商处购得的电网未及时消纳电能；为一年中电解水制氢系统的运行成本；为电解槽电解产生单位量氢气所均摊的电解槽购置价格；为产生单位氢气电解槽的维护价格；为时段内电解槽电解产生的量；为一年中碳捕集系统的运行成本；为捕集单位二氧化碳所均摊的碳捕集系统成本价格；为捕集单位二氧化碳的系统维护价格；为时段碳捕集系统从锅炉设备捕获的二氧化碳量；为氢燃料电池的年运行成本；为产生单位电能所均摊的氢燃料电池价格；为产生单位电能氢燃料电池的维护价格；为时段由氢燃料电池产生的送入电网的电能；为甲烷生成系统的年运行成本；为产生单位甲烷所均摊的甲烷生成系统价格；为产生单位甲烷的甲烷生成系统的维护价格；为时段的制甲烷量；为一年中未被碳捕集系统捕集的二氧化碳排放成本；为单位量二氧化碳配额的购买价格；为二氧化碳捕获率；为热功率-二氧化碳转化率；为时段锅炉输出的热功率；为时段电-氢-碳综合能源系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，对所述电-氢-碳综合能源系统综合目标函数进行求解，得到时序生产模拟方案，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，所述电-氢转换模型的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，所述碳-气-电耦合模型如下：
5.根据权利要求1所述的一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，所述电-氢-碳综合能源系统综合目标函数的计算公式如下：
6.根据权利要求1所述的一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，所述储氢量平衡约束如下：
8.根据权利要求1所述的一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，所述太阳光照季节氢储量约束包括一年年初到春分日及
9.根据权利要求1所述的一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，所述风力季节氢储量约束如下：
10.一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，对所述电-氢-碳综合能源系统综合目标函数进行求解，得到时序生产模拟方案，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，所述电-氢转换模型的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，所述碳-气-电耦合模型如下：
5.根据权利要求1所述的一种电-氢-碳综合能源系统时序生产模拟方法，其特征在于，所述电-氢-碳综合能源系统综合目标函数的计算公式如...
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