[發明專利]一種遺傳算法下的多向量清潔能源系統及其優化方法

在審

• 申請號: 202110732285.8
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113346549A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 陳湘萍
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/28;H02J15/00;C25B9/65;C25B1/04;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06N3/12
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 張行超

本發明公開了一種遺傳算法下的多向量清潔能源系統，本發明還對應公開了該系統的其優化方法，屬于可再生能源利用技術領域，它包括風力發電機；風力發電機的電力輸出端通過整流器與DC總線相接；DC總線分別通過DC?DC轉換器和第一逆變器接入電解水槽和電網中；在電解水槽的正負極電解反應處通過連管分別與儲氧罐和儲氫罐相連通；儲氧罐和儲氫罐均與燃料電池相連接；燃料電池通過第二逆變器與電網相連接；電網與家庭用電系統相連；所述整流器、DC?DC轉換器、第一逆變器和第二逆變器均與中心優化控制器電連接，本發明有效地解決了當前風?氫?燃料電池動力系統中效率低下且運行成本高的問題。

技術領域

本發明涉及可再生能源利用技術領域，具體涉及一種遺傳算法下的多向量清潔能源系統及其優化方法。

背景技術

可再生能源并入智能電網的技術正在蓬勃發展，包括風能、太陽能和生物能源在內的可再生能源已成為在全球范圍內最有前途的資源值得注意的是，風能作為可再生能源發電的主要貢獻者，占可再生能源總量的45％。對于有電網連接的農村，可將可再生能源產生的電力輸入到主電網。對于沒有電網連接的農村，需要將產生的電力儲存起來(例如電池)，以平衡負荷和需求。目前，風-氫-燃料電池動力系統的研究僅處于實驗室運行階段，而其工業應用受制于系統的低效率和高成本；為了解決這些問題，需要一個有效的和優化的運行方案去處理運行事務，同時管理不同組成部分之間的電能流動。因此，為了在非峰值時段儲存一定數量的電能并在峰值時段輸出，有必要進行能量儲存。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種一種遺傳算法下的多向量清潔能源系統，以解決當前風-氫-燃料電池動力系統中效率低下且運行成本高的問題。

為解決上述問題，本發明提供了如下技術方案：

一種遺傳算法下的多向量清潔能源系統，它包括風力發電機；風力發電機的電力輸出端通過整流器與DC總線相接；DC總線分別通過DC-DC轉換器和第一逆變器接入電解水槽和電網中；在電解水槽的正負極電解反應處通過連管分別與儲氧罐和儲氫罐相連通；儲氧罐和儲氫罐均與燃料電池相連接；燃料電池通過第二逆變器與電網相連接；電網與家庭用電系統相連；所述整流器、DC-DC轉換器、第一逆變器和第二逆變器均與中心優化控制器電連接。

本發明還提供了一種遺傳算法下的多向量清潔能源系統的優化方法，它包括以下步驟：

S1、根據實測數據并結合式1或式2計算出風力發電機的輸出功率記為p_wind；

其中，P_r，v_{cut_in}，v_{cut_out}，v_r和v分別代表風力發電機(1)的額定功率，輸入風速，輸出風速，額定風速和渦輪機葉片風速；ρ，A和v分別表示當地空氣密度，作用在風力發電機上葉片的等效面積和平均風速。

S2、根據式3計算出電解水槽的電能消耗功率，并將電能消耗功率記為p_e；

其中；η_we，U_n分別表示氫氣流量(升/小時)，氧氣流量(升/小時)，電解水槽的轉化效率和電壓。

S3、計算出燃料電池的實際輸出功率并記為p_fc，

S4、引入ESOC_S來評估儲氧罐和儲氫罐中剩余的氫氣和氧氣的水平，通過

式4計算出ESOC_S；