[发明专利]促进富余风电消纳的多能互补系统需求响应运行优化方法

权利要求书

1.一种促进富余风电消纳的多能互补系统需求响应运行优化方法，其特征在于，通过建立①含电制氢综合能源系统模型以及②以能源集线器为信息接收处理和能源转换载体的综合能源系统运行优化运行模型，基于电力负荷的需求响应和日前分时电价的综合需求响应模式，对含电制氢综合能源系统进行资源优化配置，实现对富余风电的有效消纳和系统运行总成本的节约，具体包括以下步骤：

步骤1：根据综合能源系统内的风电制氢-燃料电池装置的实际物理结构、热力系统的传输系统和分配系统的物理连接以及不同能量形式之间的多重耦合关系和负荷需求，提出含电制氢综合能源系统的复合工作模式；

步骤2：基于综合能源系统的互补性，设计了综合需求响应模式，即用户可以在用电高峰时段以低价格能源替代电能，减轻供能侧地供能压力并节约用能侧的用能费用；

步骤3：建立能源集线器模型；

步骤4：利用能源集线器模型对不同类型的用户进行建模，随后在模型中引入可转移型负荷与可转换型负荷，建立含电制氢的综合能源系统的综合需求响应的优化模型；

步骤5：依次建立含能源集线器的含电制氢综合能源系统模型、含能源集线器的综合需求响应约束、用户满意度约束、日前分时电价约束、系统平衡约束本模型中系统电功率平衡约束、含风电制氢的综合能源系统运行约束并构建目标函数；

步骤6：对目标函数进行求解得出响应前系统运行方式，并依此计算出各用户用能分时价格信息，设置各类用户负荷可转移系数及转移时段并实现优化；

所述的利用能源集线器模型对不同类型的用户进行建模，即根据作为综合需求响应的操作中心的能源集线器，将来自供应侧的氢能、电能、热能分别经变压器、燃料电池、热泵装置转换为用户侧的氢、冷、热需求，其输入输出关系表示为：其中：L_α，L_β，L_ω为不同能源形式的能源输出；C_αα，C_βα…，C_ωω分别为各类型能源之间的耦合因子，即多类型能源输入与输出间的稳态综合转换系数；

根据用户具体用能习惯和设施类型，分别建立居民用户能源集线器模型、商业用户能源集线器模型及重工业用户能源集线器模型，其中：

居民用户能源集线器模型为：其中：表示供应电暖器所需电能；表示供应微型燃料电池所需氢能；分别为能源集线器实际供应至居民用户的氢负荷、热负荷、以及电负荷；分别为氢能及电能的能源分配比例；分别为氢能到电能的能量转换系数、电能到热能的能源转换系数；分别表示居民用户能源集线器与综合能源系统中氢能系统、热力系统、电网的能源交互量；

商业用户的能源集线器模型为：其中：为供应中央空调所需电能；为供应燃料电池所需氢能；分别为能源集线器实际供应至商业用户的氢负荷，热负荷，以及电负荷；分别为氢能和电能的能源分配比例；分别为氢能到电能的能量转换系数、电能到热能的能源转换系数；分别为商业用户能源集线器与综合能源系统中氢能系统、热力系统、电网的能源交互量；

重工业用户能源集线器模型为：其中：为热泵供热所需电能；为供应微型燃料电池所需氢能；k_geΔv_g为氢气压缩机消耗电能；分别为能源集线器实际供应至重工业用户的氢负荷、热负荷、电负荷；分别为氢能及电能的能源分配比例；分别表示氢能到电能的能量转换系数、电能到热能的能源转换系数；k_ge为压缩单位体积氢气耗电量；分别表示重工业用户能源集线器与综合能源系统中氢能系统、热力系统、电网的能源交互量。

2.根据权利要求1所述的促进富余风电消纳的多能互补系统需求响应运行优化方法，其特征是，所述的含电制氢综合能源系统模型具备多种不同形式的能量流动和负荷需求，不同能量形式之间存在多种耦合关系，并在综合能源系统中以复合工作模式进行相互转化。

3.根据权利要求1所述的促进富余风电消纳的多能互补系统需求响应运行优化方法，其特征是，所述的复合工作模式包括：发电模式、产热模式、制氢模式、发电制氢模式、发电产热模式、产热制氢模式、能量富余制氢模式、极端供应不足模式。