[发明专利]一种风电制氢混合储能系统容量配置优化方法

说明书

本发明属于风‑氢耦合系统容量配置技术领域，尤其涉及一种风电制氢混合储能系统容量配置优化方法。本发明包括以下步骤：确定风‑氢混合储能系统的结构，对系统进行数学建模；逐时采集风电‑电负荷数据，利用DBSCAN算法，剔除数据中的噪声数据；对DBSCAN算法处理后的数据利用最优分割法进行分割聚类：分析储能单元容量对系统的影响；储能容量配置的决策变量是各储能单元的容量；改变日均氢气负荷重新对系统储能进行容量配置，根据结果分析日均氢气负荷的变化对系统储能容量配置的影响。本发明提高了风能利用率，并且减少了系统的碳排放，合理有效地提升了优化配置计算速度。

技术领域

本发明属于风-氢耦合系统容量配置技术领域，尤其涉及一种风电制氢混合储能系统容量配置优化方法。

背景技术

随着“双碳”目标的提出，风电作为主要的可再生能源之一越来越受到关注。但其随机性波动性等特点严重影响电网的安全稳定运行，为了保证电网安全稳定运行不得不选择弃风，降低了风能利用率同时也制约了风电进一步大规模的发展；与此同时我国是世界第一产氢大国，目前氢气的主要来源是“煤制氢”和“天然气制氢”，这两种来源均会产生很高的碳排放。

在传统风电场的基础上耦合制氢设备可以有效的解决上述两个问题，同时氢气也可以通过燃料电池实现氢-电转换，实现能量的闭环，从而增加了系统的灵活性。风-氢系统的制氢储能容量会对整个风-氢系统的运行特性和经济性产生重大影响，因此确定最优的制氢储能容量尤为重要。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种风电制氢混合储能系统容量配置优化方法。其目的是为了实现提高风能利用率并且减少系统的碳排放，采用最优分割法将采集的风电-电负荷归算为若干个典型日，较好的描述了负荷的周期性及风电的波动性的同时合理有效地提升优化配置计算速度的发明目的。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种风电制氢混合储能系统容量配置优化方法，包括以下步骤：

步骤1.确定风-氢混合储能系统的结构，对系统进行数学建模；

步骤2.逐时采集风电-电负荷数据，利用DBSCAN算法，剔除数据中的噪声数据；

步骤3.对DBSCAN算法处理后的数据利用最优分割法进行分割聚类：

步骤4.分析储能单元容量对系统的影响；

步骤5.储能容量配置的决策变量是各储能单元的容量；

步骤6.改变日均氢气负荷重新对系统储能进行容量配置，根据结果分析日均氢气负荷的变化对系统储能容量配置的影响。

更进一步的，所述确定风-氢混合储能系统的结构，对系统进行数学建模，包括：确定系统的基本运行方式，系统有电负荷与氢负荷两种负荷，明确系统中所包含模块和各个模块间的耦合关系，以此为基础从系统功率平衡和各设备运行约束两个方面对系统进行数学建模。

更进一步的，所述逐时采集风电-电负荷数据，利用DBSCAN算法，剔除数据中的噪声数据，指逐时采集某地区的风电-电负荷数据，将8760小时的风电-电负荷数据存入到一个8760*2的矩阵中，将每个调度时段的数据看作二维向量，即该矩阵的行元素，利用DBSCAN算法，剔除数据中的噪声数据。

更进一步的，所述对DBSCAN算法处理后的数据利用最优分割法进行分割聚类，包括：

步骤31.定义类的直径，设某一类L包含{A_i，A_i+1，…A_j}(ji),记这一类数据的中心点为：

上式中，A_j表示类L中第j个元素，A_i表示类L中第i个元素，At表示类L中第t个元素(i≤t≤j)；