[发明专利]一种提高综合能源系统运行灵活性的校验方法

权利要求书

1.一种提高综合能源系统运行灵活性的校验方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，对电转氢系统中的碱性电解器和储氢罐进行建模，将碱性电解器模型分解为热子模型和电化学子模型，并用近似线性化的方法描述电转氢系统的操作特性，得到电转氢系统凸优化数学模型；

所述步骤1中，建立电化学子模型的具体过程是：

用于生产氢气的电能和转化为热能的电能用下式表示：

其中，i_cell为电解电池的电流密度，U_cell为电池操作电压，U_tn为非应激电压；

基于上述公式，得到和电解电池的工作温度T_i,t三个状态变量之间的关系：

碱性电解器的可操作区域为一个弯曲弧面，其x坐标表示温度，y坐标表示z坐标表示将该区域用两条对角线分割成由4个三角形构成的可行域，并设A、B、C、D是可行域的顶点，E是可行域的中间点，则可操作区域表示为：

σ_ABCD＝Δ_ABE∪Δ_BCE∪Δ_CDE∪Δ_ADE

如果碱性电解器在ABE区域里，它满足：

式中，x,y,z为各个坐标，a^k是凸优化系数，N代表此区域的角落数；因此，对于j∈σ_ABCD，j代表σ_ABCD的一个区域，N_j代表区域j的角落，由上式推出如下公式来获得电解器中用于产生氢气的能量用于发热的能量和温度T_i,t：

其中，M是大于10⁸的正数，δ_j是调节系数，表示凸优化系数，x_j、y_j、z_j是x,y,z轴的坐标；

步骤2，对得到的电转氢系统凸优化数学模型，把其和热电联产机组模型结合，得到综合电、热、氢的系统模型，建立其目标函数及约束条件，并用gurobi求解；

步骤3，对得到的综合电、热、氢的系统模型进行分类，在只有热电联供机组，有热电联供机组和电锅炉，有热电联供机组和电转氢系统，有热电联供机组和电锅炉和电转氢系统的情况下分别讨论最佳运行点在不在灵敏性提升带来的扩展可行域内。

2.如权利要求1所述的提高综合能源系统运行灵活性的校验方法，其特征在于：所述步骤1中，建立热子模型的具体过程是：

热子模型描述有关电解器和热网络交换的数学模型，通过控制热输出q_i,t,i∈εL决定工作温度T_i,t：

式中C_t和R_t是专用的系数，是损失到空气中的能量，T_i,t是电解器工作温度，T_a是环境温度；并将转化为离散化模型：

状态变量的工作温度满足以下约束：

其中，T_i是电解器允许温度下限，是电解器允许温度上限。

3.如权利要求1所述的提高综合能源系统运行灵活性的校验方法，其特征在于：所述步骤1中，建立储氢罐的数学模型的具体过程是：

电解器用于产生的氢的能量为

式中是生产每千克氢气所需的能量；由上式求得氢气的产量n_i,t，对于储氢罐来说，储氢罐的气压用理想气体定律来计算：

式中，R是理想气体常数；V_i是储氢罐体积；限制条件如下：

式中，Pr_i是储氢罐允许的气压下限，是储氢罐允许的气压上限值。