[发明专利]一种考虑热氢联产的电氢综合能源系统及其容量配置方法

权利要求书

1.一种考虑热氢联产的电氢综合能源系统容量配置方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)建立考虑设备启停运行约束的热氢联产模型；方法为：

电制氢设备的输入输出关系为：

其中，表示电制氢设备在第s个场景t时段输入的电功率，表示电制氢设备在第s个场景t时段的工作温度，表示电制氢设备在第s个场景t时段输出的电功率，表示电制氢设备在第s个场景t时段的输出热功率，a₁、b₁、a₂和b₂为相应参数，可根据实际电制氢设备型号进行调整；

电制氢设备工作温度随时间变化为：

其中，R^ed表示电制氢设备的热阻，C^ed表示电制氢设备的热容，表示换热器在第s个场景t时段从电制氢设备吸收或者注入的热能，表示第s个场景t时段的室外温度，△t表示调度间隔时间；

电制氢设备的运行约束具体为：

其中，表示电制氢设备的最短工作时长，表示电制氢设备的最短停机时长，表示电制氢设备的启动状态，其值为1表示设备启动，表示电制氢设备的关停状态，其值为1表示设备关停，表示电制氢设备第s个场景t时段的运行状态，其值为1表示设备处于工作状态，x^ed表示电制氢设备的安装容量，表示电制氢设备的最大运行温度，ξ^ed表示电制氢设备的最小负载率，表示电制氢设备的最小运行温度，M是一个比较大的数值；

(2)建立电氢综合能源系统中所有设备的模型；方法为：

每种设备的安装容量不得大于区域所能配置的最大容量的约束为：

其中，x^χ表示该系统内是否安装χ设备，表示该系统内安装χ设备的最大值，其中χ分别表示燃气轮机、电锅炉、蓄电池、蓄热槽、储氢罐、吸收式制冷机；

电氢综合能源系统内燃气轮机、电锅炉、蓄电池、蓄热槽、储氢罐、吸收式制冷机的运行出力不大于其设备的配置容量约束：

其中，x^gt、x^eb、x^ac、x^bt、x^tt、x^hs分别表示燃气轮机、电锅炉、吸收式制冷机、蓄电池、蓄热槽和储氢罐的配置容量，表示电制氢设备在第s个场景t时段输出的电功率，表示电制氢设备在第s个场景t时段输入的电功率，表示吸收式制冷机在第s个场景t时段输入的热功率，和分别表示储氢罐在第s个场景t时段的充、放氢功率，和分别表示蓄电池在第s个场景t时段的充、放电功率，和分别表示蓄热槽在第s个场景t时段的充、放热功率；

蓄电池、蓄热槽和储氢罐的充放功率和容量约束为：

其中，分别表示蓄电池、蓄热槽、储氢罐在第s个场景t时段的荷电状态，η^bt+和η^bt-分别表示蓄电池的充、放电效率，η^tt+和η^tt-分别表示蓄热槽的充、放热效率，η^hs+和η^hs-分别表示储氢罐的充、放氢效率；

储能设备的荷电状态始末状态保持相等约束：

其中，分别表示蓄电池、蓄热槽、储氢罐在第s个场景0时刻的荷电状态，分别表示蓄电池、蓄热槽、储氢罐在第s个场景24时刻的荷电状态；

多余的氢能可卖给燃气公司，与燃气公司的最大功率约束具体为：

其中，表示系统在第s个场景t时刻从燃气公司的购气功率，表示系统在第s个场景t时刻向燃气公司的售氢功率，表示系统与燃气公司的最大购气功率，φ表示天然气最大混氢比例，表示系统在第s个场景t时刻从燃气公司的购气状态，表示系统在第s个场景t时刻向燃气公司的售氢状态；

系统内的电、热、冷、氢和气功率平衡方程为：

其中，表示系统在第s个场景t时刻从电力公司的购电功率，η^eb、η^ac、η^gt分别表示电锅炉、吸收式制冷机、燃气轮机的转化效率，分别表示系统内的电、热、冷、氢负荷；

(3)获取多能负荷信息，建立电氢综合能源系统规划模型；方法为：

电氢综合能源系统规划模型的目标函数为：

C^total＝C^inv+C^ope                        (22)；

C^inv＝(C^ed+C^gt+C^eb+C^ac+C^hs+C^bt+C^tt)               (23)；

C^χ＝κx^χc^χ                          (24)；

其中，C^total、C^inv与C^ope分别表示系统的年总费用、年投资费用和年运行费用，C^χ表示第χ设备的年投资费用，c^χ表示第χ设备的单位投资费用；

设备资本回收系数为κ，其值为：

κ＝r·(1+r)ⁿ/((1+r)ⁿ-1)                    (25)；

其中，r是贴现率，n是投资年限；

其中，分别表示燃气轮机、电锅炉、吸收式制冷机、蓄热槽、储氢罐、蓄电池和电制氢设备的单位运行维护费用，和表示电制氢设备的单位启动与停机费用，表示系统从电网的单位购电费用；

不同场景s在一年中总个数为N_s，每个s场景在一年的占比为w(s)，其在一年中的总和为1，具体为：

(4)采用Cplex商用软件直接求解电氢综合能源系统规划模型，获取规划结果。

2.一种用于执行如权利要求1所述方法的电氢综合能源系统，其特征在于，包括电制氢设备、燃气轮机、电锅炉、蓄电池、蓄热槽、储氢罐、吸收式制冷机和换热器设备，其中，电制氢设备将电能转化为氢能与热能，并通过与换热器连接供给热负荷，燃气轮机通过消耗燃气来生成电能与热能，电锅炉将电能转化为热能，吸收式制冷机将热能转化为冷能；剩余电、热和氢能分别采用蓄电池、蓄热槽和储氢罐进行存储。