[发明专利]一种在电力／氢气市场下氢存储系统的运行优化方法

说明书

本发明公开了一种在电力/氢气市场下氢存储系统的运行优化方法，先构建风‑电解的氢存储系统的模型，再通过计及CVaR来度量风‑电解的氢存储系统在电力市场/氢气市场环境下的风险，并基于风险值构建氢存储系统的目标函数及约束条件，运用基于场景的随机优化算法优化氢存储系统的目标函数，从而得到最大利润max R_EH。

技术领域

本发明属于混合可再生能源技术领域，更为具体地讲，涉及一种在电力/氢气市场下氢存储系统的运行优化方法。

背景技术

随着可再生能源成本的降低和社会需求的增加，未来我国风电的装机容量将飞速增长。我国蕴含着丰富的风能资源，包括海上风电和陆上风电。随着风电渗透率的增加，传统的化石燃料逐渐被取代，一些传统电厂常年处于待机状态，仅为电网稳定提供必要的系统辅助服务。然而，随着风电的飞速发展，风电消纳问题变得越来越严重。与传统的电源相比，风电具有波动性和不确定性。风电作为一种新型的绿色能源，在供暖和运输行业中将发挥重要的作用，特别是在通过风能产生氢和氨方面。随着可再生能源技术的飞速发展，在确保电网安全稳定运行和可持续发展的前提下，世界各国都加速电力市场的建设。电力市场的发展与可再生能源的发展有关，可再生能源在电力市场中起着重要的作用，可以为投资者带来更多的经济收益。我国风能资源丰富，风能可以被直接卖给电力市场。对于电力系统而言，风电通常是不可控的电源，风电出力的不确定性给投资者带来了巨大的挑战，为了解决这些问题，采用储能系统进行风电调度。可以使用许多方法来存储可再生能源产生的多余电能，例如能源存储系统(电池)和能源转换(电转气和电转氢)。电能可以转换为其它类型的能量，例如通过电解产生氢气并将产生的氢气卖给氢气市场来获得更多的利润。氢能是公认的清洁能源,作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。氢能具有清洁无污染，利用形式多样，损耗低，利用率高，运输方便等优点。氢能可用于氢燃料电池汽车，也可用于生产需求，例如石油，化工，电子，冶金，航空，轻工业等领域。

随着风电装机容量的增加和电力市场的发展，弃风问题变得越来越严重。因此为了解决弃风等问题，同时使得投资者获得更多的收益，本研究提出了一种风-电解的氢存储系统，它由风电场、电解槽、压缩机和储氢罐组成。该系统可以直接卖电给电力市场也可以把电转换为氢来卖给氢气市场。氢存储罐给氢气市场提供氢气，风电直接给电力市场提供电能。系统的全部能量都来自于风电。当电价较高的时候，风电可以直接卖给电力市场，当电价较低并且有过剩的风电时，可以将电能转换为氢气存储在氢存储系统中，在一天结束时运输来卖给氢气市场，以获得更多的收益。

近些年，国内外在混合可再生能源系统领域都取得了很多成果。例如，文献“Hassan Fathabadi,Utilizing solar and wind energy in plug-in hybrid electricvehicles,Energy Conversion and Management,vol.156,pp.317-328,2018”提出了使用太阳能和风能给插电式混合动力汽车充电的概念，一种新颖的电池/光伏/风能混合电源被用于取代汽车顶部的小型太阳能板和位于汽车前部的内燃机；文献“Xiao Xu,Weihao Hu,Di Cao,Qi Huang,Wen Liu,Mark Z.Jacobson,Zhe Chen,Optimal operational strategyfor an offgrid hybrid hydrogen/electricity refueling station powered by solarphotovoltaics,Journal of Power Sources,vol.451,2020”提出了离网式混合氢/电充电站的运行策略，它的目的是为氢燃料电动汽车/电池电动汽车提供氢/电。在风-电解的氢存储系统中，氢存储系统充当储能设施，其把多余的电能转换为氢存储起来，卖给氢气市场以获得更多的利润。所述混合可再生能源系统包括可再生能源发电单元和能量存储单元，因此需要提供一种考虑风电出力和电价的不确定性对混合可再生能源系统影响的技术方案。

发明内容