[发明专利]电制氢合成氨系统的预测方法及相关装置

说明书

本发明的实施例提供了一种电制氢合成氨系统的预测方法及相关装置，以电制氢合成氨系统达到预设条件为优化目标，基于获取的产出参数信息和引入参数信息建立目标模型。考虑了风电和光伏电出力的波动性，利用风电出力数据和光伏电出力数据对目标模型进行优化得到两阶段鲁棒优化模型。最后利用求解约束条件、系统约束条件、电解水制氢站对应的第一约束条件和合成氨站对应的第二约束条件，对两阶段鲁棒优化模型进行求解，就能够得到系统达到优化目标时的业务产出信息、业务引入信息、合成氨站的目标运行状态参数的实际值和电解水制氢站的目标制氢功率的实际值等数据，对系统各方面因素进行了综合考量，使得得到的数据更为准确，具备参考性。

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，具体而言，涉及一种电制氢合成氨系统的预测方法及相关装置。

背景技术

传统的合成氨工艺主要以化石能源制氢和空分制氮的方式获取原料，在合成塔中催化剂的作用下合成氨。但以煤、天然气等化石能源为原料的化工装置在制氢过程中会排放大量的二氧化碳，加剧温室效应。为了减少二氧化碳的排放，缓解全球变暖及其他负面影响，可以利用风能、太阳能、水能和地热能等可再生的新能源发电为电解水制氢及合成氨提供能源供应，以减少化石能源的使用。

当将风电、光伏电耦合引入到合成氨系统的能源供中，由于风电或光伏等提供的电力存在波动性，为了保证生产过程的稳定进行，还需从电网购电以保证系统正常用电，在这种情况下，如何考虑合成氨系统的风电、光伏电和电网电等能源供给，以及各个设备的运行状态是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电制氢合成氨系统的预测方法及相关装置，以改善现有技术存在的问题。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种电制氢合成氨系统的预测方法，应用于电制氢合成氨系统的控制中心，所述电制氢合成氨系统还包括与所述控制中心通信连接的电解水制氢站和合成氨站；所述方法包括：

获取所述电制氢合成氨系统的产出参数信息和引入参数信息；

以所述电制氢合成氨系统达到预设条件为优化目标，基于所述产出参数信息和所述引入参数信息建立目标模型；

利用风电出力数据和光伏电出力数据对所述目标模型进行优化得到两阶段鲁棒优化模型；

利用求解约束条件、系统约束条件、所述电解水制氢站对应的第一约束条件和所述合成氨站对应的第二约束条件，对所述两阶段鲁棒优化模型进行求解，得到所述电制氢合成氨系统达到所述优化目标所对应的业务引入信息、业务产出信息、所述合成氨站的目标运行状态参数的实际值和所述电解水制氢站的目标制氢功率的实际值。

在可选的实施方式中，所述第一约束条件包括所述电解水制氢站的第一产出模型、第一功率模型和储氢罐的氢容量范围约束方程，所述第二约束条件包括所述合成氨站的第二产出模型、切换模型方程、第二功率模型和储氨罐的储氨容量范围约束方程；所述两阶段鲁棒优化模型包括上层函数和下层函数；

所述利用求解约束条件、系统约束条件、所述电解水制氢站对应的第一约束条件和所述合成氨站对应的第二约束条件，对所述两阶段鲁棒优化模型进行求解，得到所述电制氢合成氨系统达到所述优化目标所对应的业务引入信息、业务产出信息、所述合成氨站的目标运行状态参数和所述电解水制氢站的目标制氢功率的步骤，包括：

利用所述求解约束条件、所述系统约束条件、所述第二产出模型、所述切换模型方程、所述第二功率模型和所述储氨容量范围约束方程对所述上层函数进行求解，得到所述上层函数对应的每个上层决策变量的迭代值；所述上层决策变量包括年度合约购电量、月度合约购电量、氨市场的售氨量和所述目标运行状态参数；

将每个所述上层决策变量的迭代值代入所述下层函数，并利用所述系统约束条件、所述第一产出模型、所述第一功率模型和所述氢容量范围约束方程对所述下层函数进行求解，得到所述下层函数对应的每个下层决策变量的迭代值；