[发明专利]一种提高综合能源系统运行灵活性的校验方法

说明书

本发明公开一种提高综合能源系统运行灵活性的校验方法，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，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；把数学模型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；对系统模型进行分类，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。此种方法可解决现有技术中不知道使用何种装置提升灵活性，也不知道该在什么时候提高灵活性的问题。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种含电转氢、电锅炉、储氢罐、储电装置、热电联供机组的综合能源系统操作灵活性提升的可视化和有效性校验方法。

背景技术

在热电、风电共同存在的区域内，由于以热定电的规则存在，使得热电联供机组调节方式不灵活，风电机组缺乏可控性，导致大型风电场被削减。所以，找到一种有效方法来增强热电联供机组在操作上的灵活性会对风电的利用产生积极影响。

现在有利用储热罐、电锅炉和热泵等方法来增加热电联供机组的灵活性，尽管这些装置都会提升综合能源系统的灵活性，但是每个装置能提升多少灵活性，提升的灵活性能不能有效地降低成本还没有被深入研究。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种提高综合能源系统运行灵活性的校验方法，其可解决现有技术中不知道使用何种装置提升灵活性，也不知道该在什么时候提高灵活性的问题。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种提高综合能源系统运行灵活性的校验方法，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；

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。

上述步骤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：