[发明专利]一种海上风电制氢并网发电系统的分层预测能量管理方法

权利要求书

1.一种分层预测能量管理方法，用于海上风电制氢并网发电系统，其特征在于，包括：

分别建立所述系统在长时间尺度下的优化控制模型和短时间尺度下的优化控制模型；

对长时间尺度下的风机有功功率和并网负荷进行预测，其中，采用动态规划和凸优化相结合的方法求解该长时间尺度下的优化控制模型的电解槽阵列的开关状态，通过不断迭代更新的开关状态以获得对偶变量值；

电解槽阵列按优化后的开关状态提前预热；

对短时间尺度下的风机有功功率进行预测，其中，将所述长时间尺度下的优化控制模型优化得到的所述对偶变量值作为所述短时间尺度下的优化控制模型的已知条件，利用庞特里亚金最小化原理求解所述短时间尺度下的优化控制模型，从而获得所述系统当前时刻的的风机、各电解槽阵列和蓄电池储能的出力优化值；

其中，获得对偶变量值的过程具体为：

S31：构建海上风电-氢-储耦合系统经济性运行的凸优化问题，即通过预设制氢电解槽阵列的开关状态序列，并对约束条件(1-15)、(1-16)进行凸松弛，

如式(2)、式(3)和式(4)所示：

式(2)中，为预设的电解槽开关状态；

S32：采用凸优化方法求解S31中的凸优化问题得到制氢电解槽、蓄电池和各风机的最优功率分配P_bopt和以及储能状态和储氢状态的对偶变量λ_b和λ_tk；

其中，是并网最优出力，P_bopt是蓄电池最优出力，是制氢电解槽的最优出力；

S33：根据S32中最优出力结果，构建海上风电-氢-储耦合系统中制氢电解槽阵列开关状态的动态规划问题，即将目标函数式(1-1)

改写为如式(4)所示；

其中，是对应于最优出力下的产氢量，E_bopt和E_tkopt是最优出力下的储能和储氢状态；

S34：采用动态规划求解式(5)中的制氢电解槽阵列最优开关状态，并将该开关状态作为预设开关状态重复S31至S34，直到满足式(6)的终值条件：

其中，和是储能状态的初值和终值；α_e和α_h分别是并网电价和氢气售价，α_elz是制氢电解槽的启停代价，P_b和η_b为蓄电池输出功率和损耗系数，E_b为蓄电池的能量，B_b为蓄电池内阻引起的损耗，E_tk为储氢罐的剩余容量，E_tkmin和E_tkmin是储氢罐可储氢气的容量上下限，E_bmin和E_bmax是蓄电池可存储能量的上下限，P_bmin和P_bmax是蓄电池输出功率的上下限，为各个电解槽所产生的氢气质量，是各个电解槽的输入功率，是各个电解槽的最小输入功率，是各个电解槽最大输入功率，n_elz为电解槽的个数，是各台风机的有功功率，n_wt是风机的台数，P_g为并网有功功率，D为并网有功功率波动约束，和是电解槽制氢质量的拟合系数，是第y个制氢电解槽的开关状态。

2.根据权利要求1所述的一种分层预测能量管理方法，其特征在于，所述长时间尺度和所述短时间尺度的量纲包括分、秒。