[發明專利]一種考慮氫能的綜合能源系統運行優化方法

有效

• 申請號: 202110255688.8
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112989594B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發明（設計）人: 李晨;郭祚剛;雷金勇;徐敏;袁智勇;葉琳浩;王琦
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;中國南方電網有限責任公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F30/20;G06Q10/0631;G06Q50/06;G06F111/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 郭帥

本發明提供了一種考慮氫能的綜合能源系統運行優化方法，包括：針對考慮氫能的綜合能源系統，包括電力系統、天然氣系統和氫儲能系統，以設備運行約束、電力網絡約束、子系統間的耦合約束為運行約束條件，以最小化運行成本為目標函數，建立所述綜合能源系統的運行優化模型；向所述運行優化模型輸入綜合能源系統的運行參數，求解所述運行優化模型得到綜合能源系統的優化運行方案；其中，所述綜合能源系統的運行參數包括系統結構參數、負荷參數、設備運行參數、能量傳輸損耗參數、環境成本參數和出售氫氣的收益參數。本發明充分考慮了電力系統、天然氣系統和氫儲能系統間的能量耦合約束，優化模型更加全面合理，得到的優化運行方案更加符合實際。

技術領域

本發明涉及綜合能源系統技術領域，尤其是涉及一種考慮氫能的綜合能源系統運行優化方法。

背景技術

傳統能源系統存在能源形勢比較單一，能源利用率不高的缺點。綜合能源系統能夠綜合利用電、熱冷、氣等多種能源，綜合能源系統以其較高的能源利用效率成為了近些年能源領域發展的重點。但是綜合能源系統的環保程度仍有提升空間，考慮氫能參與的綜合能源系統成為了進一步提升其環保效能的關鍵技術之一。

氫能是近幾年乃至未來新能源發展的重要方向之一。氫能以其能源利用率高、低碳環保的優勢，得到能源領域的高度關注，也是實現碳中和目標的技術手段之一。但是氫能存在難以大規模儲存和長距離運輸的缺點。然而天然氣系統能夠大規模運輸和存儲，但是其能量轉換效率只有45％～65％。因此，利用綜合能源系統有效協調各類能源及多能互補的特點，可以有效提高各類能源的利用效率，實現系統的經濟高效運行。

現有綜合能源系統運行優化方法大多數只考慮電力系統、天然氣系統等參與運行場景，未考慮氫能系統參與運行場景，未充分考慮綜合能源系統運行成本，未考慮氫能與二氧化碳催化反映制備甲烷以減少溫室氣體帶來的環境效益，未考慮將氫氣以較高價格供應給氫氧燃料電池以及氫能汽車帶來的經濟效益，未充分考慮多種能源子系統間的能量轉換關系，可能導致得到的綜合能源系統運行方案在實際應用過程中達不到預期效果、甚至不具有可行性。

發明內容

本發明的目的是提供一種考慮氫能的綜合能源系統運行優化方法，以解決相關技術中未考慮氫能系統參與運行、綜合能源系統的運行方案與實際應用不符的技術問題。

本發明的目的，可以通過如下技術方案實現：

一種考慮氫能的綜合能源系統運行優化方法，包括：

針對考慮氫能的綜合能源系統，所述綜合能源系統包括電力系統、天然氣系統和氫儲能系統，以設備運行約束、電力網絡約束、子系統間的耦合約束為運行約束條件，以最小化運行成本為目標函數，建立所述綜合能源系統的運行優化模型；

向所述運行優化模型輸入綜合能源系統的運行參數，求解所述運行優化模型得到綜合能源系統的優化運行方案；其中，所述綜合能源系統的運行參數包括系統結構參數、負荷參數、設備運行參數、能量傳輸損耗參數、環境成本參數和出售氫氣的收益參數。

進一步地，所述目標函數為：

z＝min(f₁+f₂+f₃+f₄-f₅)；

其中，z為綜合能源系統的運行成本；f₁、f₂、f₃、f₄、f₅分別表示設備運行成本、能量轉換成本、環境成本、傳輸損耗成本和出售氫氣帶來的收益；

分別為火電機組、燃氣輪機、燃料電池的運行成本；為儲電設備、儲氫設備、儲氣設備的運行成本；分別為電制氫、甲烷合成的成本；f₃為綜合能源系統運行的環境成本；為儲電設備的電傳輸損耗；為儲氫設備的氣傳輸損耗；為儲氣設備的氣傳輸損耗；f₅為出售氫氣產生的收益。