[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

说明书

本发明公开了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，属于新能源领域。该方法具体包括如下步骤：分别建立长时间尺度和短时间尺度下的海风制氢并网发电系统的优化控制模型，对长时间尺度和短时间尺度下的风机有功功率和并网负荷进行预测，采用动态规划与凸优化组合迭代的方法优化长时间尺度下电解槽阵列的开关序列控制和储能储氢状态轨迹，并使电解槽阵列按开关优化结果提前预热，再将长时间尺度下优化得到的储能储氢状态对偶变量值作为短时间尺度预测控制问题的已知条件，从而求得到当前风机、各电解槽阵列和储能的出力优化值。

技术领域

本发明涉及海上风力发电弃风消纳相关技术领域，特别是涉及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。

背景技术

我国海上风力风力资源丰富，建造海上风力发电场可以提高东南沿海发达地区的可再生能源占比并缓解其能源压力。但是海上风电具有很强间歇性、随机性、波动性和不可控性，容易产生大量弃风，造成能源浪费。利用蓄电池储能和电解海水制氢相结合的方式，将弃风转化为电能和氢能储存起来，可以有效提高海上风电场的运营效率。

基于预测控制的能量管理策略可以实现海上风电制氢并网发电系统的高效运营。由于海上风电制氢并网发电系统涉及包括风机、制氢电解槽、蓄电池储能和储氢罐等多类时间响应不同的设备，其预测能量管理求解计算量高，求解过程复杂，不利于管理策略的实时运行。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供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，通过分层优化实现海上风电制氢并网发电系统的预测能量管理，达到消纳弃风能量，最大化风电场经济收入的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

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。

如上所述的一种分层预测能量管理方法，进一步地，所述长时间尺度和所述短时间尺度的量纲包括但不限于分、秒。

如上所述的一种分层预测能量管理方法，进一步地，所述长时间尺度下的优化控制模型表示为：

s.t.

B_b(k)＝η_b|P_b(k)|   (1-2)

P_bmin≤P_b(k)≤P_bmax   (1-4)

E_bmin≤E_b(k)≤E_bmax   (1-5)

E_tkmin≤E_tk(k)≤E_tkmax   (1-6)

…