[发明专利]一种考虑氢能的综合能源系统运行优化方法

说明书

本发明提供了一种考虑氢能的综合能源系统运行优化方法，包括：针对考虑氢能的综合能源系统，包括电力系统、天然气系统和氢储能系统，以设备运行约束、电力网络约束、子系统间的耦合约束为运行约束条件，以最小化运行成本为目标函数，建立所述综合能源系统的运行优化模型；向所述运行优化模型输入综合能源系统的运行参数，求解所述运行优化模型得到综合能源系统的优化运行方案；其中，所述综合能源系统的运行参数包括系统结构参数、负荷参数、设备运行参数、能量传输损耗参数、环境成本参数和出售氢气的收益参数。本发明充分考虑了电力系统、天然气系统和氢储能系统间的能量耦合约束，优化模型更加全面合理，得到的优化运行方案更加符合实际。

技术领域

本发明涉及综合能源系统技术领域，尤其是涉及一种考虑氢能的综合能源系统运行优化方法。

背景技术

传统能源系统存在能源形势比较单一，能源利用率不高的缺点。综合能源系统能够综合利用电、热冷、气等多种能源，综合能源系统以其较高的能源利用效率成为了近些年能源领域发展的重点。但是综合能源系统的环保程度仍有提升空间，考虑氢能参与的综合能源系统成为了进一步提升其环保效能的关键技术之一。

氢能是近几年乃至未来新能源发展的重要方向之一。氢能以其能源利用率高、低碳环保的优势，得到能源领域的高度关注，也是实现碳中和目标的技术手段之一。但是氢能存在难以大规模储存和长距离运输的缺点。然而天然气系统能够大规模运输和存储，但是其能量转换效率只有45％～65％。因此，利用综合能源系统有效协调各类能源及多能互补的特点，可以有效提高各类能源的利用效率，实现系统的经济高效运行。

现有综合能源系统运行优化方法大多数只考虑电力系统、天然气系统等参与运行场景，未考虑氢能系统参与运行场景，未充分考虑综合能源系统运行成本，未考虑氢能与二氧化碳催化反映制备甲烷以减少温室气体带来的环境效益，未考虑将氢气以较高价格供应给氢氧燃料电池以及氢能汽车带来的经济效益，未充分考虑多种能源子系统间的能量转换关系，可能导致得到的综合能源系统运行方案在实际应用过程中达不到预期效果、甚至不具有可行性。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑氢能的综合能源系统运行优化方法，以解决相关技术中未考虑氢能系统参与运行、综合能源系统的运行方案与实际应用不符的技术问题。

本发明的目的，可以通过如下技术方案实现：

一种考虑氢能的综合能源系统运行优化方法，包括：

针对考虑氢能的综合能源系统，所述综合能源系统包括电力系统、天然气系统和氢储能系统，以设备运行约束、电力网络约束、子系统间的耦合约束为运行约束条件，以最小化运行成本为目标函数，建立所述综合能源系统的运行优化模型；

向所述运行优化模型输入综合能源系统的运行参数，求解所述运行优化模型得到综合能源系统的优化运行方案；其中，所述综合能源系统的运行参数包括系统结构参数、负荷参数、设备运行参数、能量传输损耗参数、环境成本参数和出售氢气的收益参数。

进一步地，所述目标函数为：

z＝min(f₁+f₂+f₃+f₄-f₅)；

其中，z为综合能源系统的运行成本；f₁、f₂、f₃、f₄、f₅分别表示设备运行成本、能量转换成本、环境成本、传输损耗成本和出售氢气带来的收益；

分别为火电机组、燃气轮机、燃料电池的运行成本；为储电设备、储氢设备、储气设备的运行成本；分别为电制氢、甲烷合成的成本；f₃为综合能源系统运行的环境成本；为储电设备的电传输损耗；为储氢设备的气传输损耗；为储气设备的气传输损耗；f₅为出售氢气产生的收益。