[發明專利]一種氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網調度方法

在審

• 申請號: 202010977570.1
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112290533A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 周泓;魏明奎;周全;蔡紹榮;江栗;路亮;梁文舉;沈力
• 申請（專利權）人: 國家電網公司西南分部
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38;H02J3/46;H02J3/28;G06Q50/06;G06Q10/06;G06Q10/04
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

1.一種氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網調度方法，其特征在于，包括：

步驟1：對基于氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網中各單元的能源設備進行建模，并得出各單元運行初始信息；確定氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網中各單元的能量流動關系；

步驟2：基于環境成本和運行成本，建立基于氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網的優化調度模型；采用權重系數法，將多目標轉化為單目標；設定氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網的安全約束條件；

步驟3：在隨機分形搜素算法中結合差分算子，對所建立的基于氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網的優化調度模型尋優求解，獲得最優調度策略。

2.根據權利要求1所述的一種氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網調度方法，其特征在于，所述氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網包括電解制氫單元、燃料電池單元、氫轉天然氣單元、氫儲能單元、微型燃氣輪機單元、天然氣網絡和電氣網絡，所述天然氣網絡通過微型燃氣輪機單元產生電能供向電氣網絡，所述電解制氫單元從電氣網絡取電制氫供給氫儲能單元，所述氫儲能單元向燃料電池單元提供氫能供燃料電池單元產生電能供給電氣網絡，所述氫儲能單元通過氫轉天然氣單元將氫能轉換為天然氣能供給天然氣網絡；在所述電氣網絡還并聯連接有電網、風電機組單元和光伏發電單元，由電氣網絡向電負荷供電；所述氫儲能單元上連接有氫負荷，所述天然氣網絡上連接有燃氣負荷。

3.根據權利要求2所述的一種氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網調度方法，其特征在于，在所述步驟1中，構建氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網中各單元的能量流動關系：微電網中的新能源輸出為風電機組單元和光伏發電單元，當電氣網絡中有富余能量時，通過電解制氫單元將電能轉化為氫能存入氫儲能單元中或是直接供給氫負荷；在約束范圍內，電量無法消納時，則通過電轉氣單元將氫氣轉化為天然氣進行存儲，同時供給燃氣負荷；所述燃料電池單元和微型燃氣輪機單元則在微電網功率缺額時，將氫儲能單元中的氫氣和/或天然氣網絡中的天然氣轉化為電能進行補充，以滿足微電網的功率平衡。

4.根據權利要求3所述的一種氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網調度方法，其特征在于，在所述步驟2中，基于運行成本f₁和環境成本f₂建立綜合能源系統優化調度模型；所述運行成本f₁包括微型燃氣輪機的運維成本、與配電網的交互成本、氫轉氣的能量損失成本以及氫轉氣的天然氣燃料收益；所述環境成本f₂由CO₂排放量來計算；

所構建的綜合能源系統優化調度模型的目標函數為：

式中，C_EX,t為與電網的交互成本，C_MT,t為燃氣輪機的運維成本，C_LOSS,t為氫轉氣的能量損失成本，C_CH4,t為氫轉氣的天然氣燃料收益，C_EN,t為環境成本，N_T為調度周期，為24小時。

5.根據權利要求4所述的一種氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網調度方法，其特征在于，在所述步驟2中，采用權重系數法將多目標函數轉化為單目標函數，綜合考慮運行成本最小化和環境成本最小化的綜合運行目標函數為：

上式中，ω₁和ω₂為權重系數，f_1max、f_2max分別是系統運行成本和環境成本的最大值可通過權重最大化求出。

6.根據權利要求5所述的一種氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網調度方法，其特征在于，在所述步驟2中，所述氫能-天然氣混合儲能的綜合能源微電網的安全約束條件包括：氫-氣混合儲能系統約束、氫轉氣的單元約束、微型燃氣輪機約束、天然氣網絡約束、與電網的交互功率約束以及功率平衡約束。