[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

说明书

本发明公开了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，包括建立考虑设备启停运行约束的热氢联产模型，该模型可根据输入电能与自身温度控制灵活调节输出的氢能与热能比例；其次，建立电氢综合能源系统中所有设备的模型，从而构成含电、热、冷和氢等多能需求的电氢综合能源系统；规划时首先获取系统内的可再生能源出力与多能负荷信息，然后搜集不同设备的参数信息，进一步考虑不同设备的运行约束，从而形成针对电氢综合能源系统的混合整数线性规划模型，即电氢综合能源系统规划模型，该模型可直接采用Cplex求解。本发明方法可有效提升电氢综合能源系统的经济性与运行灵活性。

技术领域

本发明属于综合能源系统应用领域，具体来说是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。

背景技术

区域综合能源系统在提升能源利用效率、促进可再生能源开发利用、降低温室气体排放、改善生存环境等方面展现出重要的作用。随着燃料电池技术与电制氢技术的发展，氢能在交通领域的发展日益突出，现有区域综合能源系统没有考虑氢的需求，针对电制氢设备的建模研究中，较多文献均将其视为恒定的效率，而忽略了其启停约束与余热利用。

发明内容

发明目的：为解决现有技术的不足，本发明提供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；该方法可有效提升电氢综合能源系统内的运行灵活性与经济性。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种考虑热氢联产的电氢综合能源系统，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。

本发明还提供了一种考虑热氢联产的电氢综合能源系统容量配置方法，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；

(2)建立电氢综合能源系统中所有设备的模型；

(3)获取多能负荷信息，建立电氢综合能源系统规划模型；

(4)求解电氢综合能源系统规划模型，获取规划结果。

进一步的，步骤(1)中建立考虑设备启停运行约束的热氢联产模型的方法为：

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，Δt表示调度间隔时间；

电制氢设备的运行约束具体为：