[发明专利]一种基于随机夹点的氢网络重构方法

说明书

本发明提供一种基于随机夹点的氢网络重构方法。首先提取氢能系统中各个供氢、用氢设备流股的流量和氢纯度；以流股流量为横坐标，氢气纯度为纵坐标，按氢源和氢阱的纯度由大到小排列，作流量‑浓度复合曲线图；根据流量‑浓度复合曲线图以氢气纯度为纵坐标、剩余氢气量为横坐标作出剩余氢气图；根据随机性的影响，将氢能系统分为不同的运行工况，每一个工况根据流股的起止时间作为一个操作周期进行时间间隔的划分；每个间隔内存在不同的流股，进行夹点匹配，得到多个夹点；选取最低氢气纯度对应的夹点作为整个氢网络的夹点；最后利用超结构优化方法以经济性最优为目标，对氢网络进行优化。

技术领域

本发明属于过程系统集成技术领域，具体涉及一种基于随机夹点的氢网络重构方法。

背景技术

新能源装机容量逐渐提升，而新能源大发氢能系统中的电解槽投运、发电机组停机，反之电解槽可能停运、发电机组投运补充氢能系统电能不足等。为应对高比例新能源随机性的影响，上述不同工况下氢能系统运行方式不同的情况是一种常态，原氢网络中氢阱甚至氢源发生改变；即使在同一种工况或者运行方式下，新能源的随机波动性也可能会引起耦合氢能系统氢源、氢阱及其参数发生变化等。

发明内容

本发明目的在于，考虑到高比例随机性新能源的影响，在原有氢夹点确定方法的基础上，提出将氢能系统分为不同的运行工况，并根据流股的起止时间划分时间间隔，重新进行绿氢引入后氢网络的夹点分析，并利用超结构优化方法，考虑等级压力划分，以经济性最优为目标对氢网络进行优化。

本发明的基于随机夹点的氢网络重构方法，步骤如下：

(1)将氢网络中的氢源和氢阱进行识别并提取数据；

(2)将氢能系统分为不同的工况后进行时间间隔的划分；

(3)根据氢源和氢阱的流量和浓度制作流量-浓度复合曲线图；

(4)以流量-浓度复合曲线图分析氢网络中可以优化的部分，并计算出剩余氢气量并制作剩余氢气图；

(5)每个所述时间间隔内存在不同的流股，进行夹点匹配，得到多个夹点，选取最低氢气纯度对应的夹点作为整个氢网络的夹点；

(6)利用超结构优化方法，考虑压力等级分层，以经济性最优为目标，对氢网络进行优化。

进一步地，所述步骤(2)中包括如下步骤：

首先基于新能源发电制氢的随机性将氢能系统分成不同的工况；每一个工况根据流股的起止时间作为一个操作周期进行所述时间间隔的划分。

进一步地，所述步骤(3)以流股流量作为横坐标，氢气纯度作为纵坐标，以水平线段表示每个氢源、氢阱的流股流量。

进一步地，所述步骤(5)中的进行夹点匹配包括如下步骤：

(1)根据所述剩余氢气图，当剩余氢气量为0时，所述剩余氢气图中的线段与所述剩余氢气图的Y轴的交点即为该工况下得到的夹点；

(2)将每个工况的剩余氢气图重合，得到多个夹点；

(3)选取上一步中得到夹点对应的氢气纯度最低的点作为整个氢能系统的夹点。

进一步地，所述步骤(6)中包括如下步骤：

(1)将与氢气相关的装置区分为氢源和氢阱，将压力等级分层，同时在每一层压力等级中划分压力等级，建立氢源到氢阱的所有连接；

(2)考虑供氢费用、压缩机电费在内的经济性影响因素，以经济性最优为目标建立目标函数：