一种计及制氢成本的风光制氢经济调度方法技术

本发明专利技术公开了一种计及制氢成本的风光制氢经济调度方法。它包括如下步骤，步骤一：获得风电、光伏发电和常规负荷功率预测数据；步骤二：建立制氢设备、净水负荷和燃气轮机运行模型；步骤三：计及上述机组运行约束，建立风光制氢经济调度模型；步骤四：基于线性化技巧和Gurobi求解风光制氢调度模型；步骤五：根据获得的日前调度策略确定制氢设备、净水负荷和燃气轮机运行计划。本发明专利技术具有能够在考虑风光出力不可控性的条件下，确定多元机组最优调度策略，实现日运行成本最小化的目标的优点。实现日运行成本最小化的目标的优点。实现日运行成本最小化的目标的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种计及制氢成本的风光制氢经济调度方法


[0001]本专利技术涉及新能源发电调度
，更具体地说它是一种计及制氢成本的风光制氢经济调度方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着风机和光伏日益并网，电网中可再生能源发电渗透率不断上升。然而，可再生能源发电具有反调峰特性，其大发时段负荷用电需求往往处于低谷期，弃风、弃光现象较为普遍。因此，如何提高电网可再生能源利用率，降低电网运行成本是当务之急。
[0003]目前，学界提出发挥抽蓄电站的削峰填谷作用提高可再生能源消纳率。然而，抽蓄电站的建立一般要因地制宜，对地理环境的要求较高，该方案很难被大范围推广。近年来，电解水制氢技术日渐成熟，同时氢气的高热值、易储存和无污染等优点也备受关注。因此，已有学者提出在电网引入制氢设备，利用其灵活的调节能力消纳弃风、弃光，从而提高可再生能源利用率和电网运行经济性。
[0004]然而，当前的电网调度模型一般认为制氢所用的水资源几乎零成本，制氢设备在运行时也几乎无寿命损耗，既未考虑水资源的收集、输运和净化等成本和能耗因素，也未考虑制氢设备工作时的寿命损耗，无法确定多元机组最优调度策略，也无法实现日运行成本最小化的目标。
[0005]因此，开发一种能确定多元机组最优调度策略，实现日运行成本最小化目标的计及制氢成本的风光制氢经济调度方法很有必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了提供一种计及制氢成本的风光制氢经济调度方法，能够在考虑风光出力不可控性的条件下，确定多元机组最优调度策略，实现日运行成本最小化的目标。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种计及制氢成本的风光制氢经济调度方法，其特征在于：包括如下步骤，
[0008]步骤一：获得风电、光伏发电和常规负荷功率预测数据；
[0009]步骤二：建立制氢设备、净水负荷和燃气轮机运行模型；
[0010]步骤三：计及上述机组运行约束，建立风光制氢经济调度模型；
[0011]步骤四：基于线性化技巧和Gurobi求解风光制氢经济调度模型；
[0012]步骤五：根据获得的日前调度策略确定制氢设备、净水负荷和燃气轮机运行计划。
[0013]在上述技术方案中，在步骤一中，获得风电、光伏发电和常规负荷功率预测数据的具体方法为：
[0014]从电网调度中心获得常规负荷发电功率风电预测功率光伏发电功率
[0015]在上述技术方案中，在步骤二中，建立制氢设备、净水负荷和燃气轮机运行模型的
具体方法为：
[0016]通过量化分析制氢设备的运行特性，构建制氢设备运行约束：式(1)表示制氢设备实际运行功率不能大于额定运行功率，式(2)表示制氢设备运行功率和氢气产量的关系，式(3)表示产氢收益和氢气产量的关系。
[0017][0018][0019][0020]式(1)、(2)、(3)中：表示制氢设备t时刻运行功率，表示制氢设备额定运行功率，表示制氢效率，表示t时刻氢气产量，表示t时刻氢气收益，p
H
表示单位氢气价格。
[0021]在上述技术方案中，评估净水系统运行特性，建立净水约束：式(4)表示净水负荷运行功率约束，式(5)表示净水储量约束。
[0022][0023][0024]式(4)、(5)中：表示净水负荷额定运行功率，表示t时刻净水负荷，β表示净水效率，γ表示水消耗速率因子，表示t时刻净水资源储量。
[0025]在上述技术方案中，建立燃气轮机运行约束：
[0026][0027][0028]式(6)、(7)中：表示弃风弃光功率，表示燃气轮机t时刻运行功率，表示燃气轮机额定运行功率。
[0029]在上述技术方案中，在步骤三中，构建电网调度模型(即风光制氢经济调度模型)的具体方法包括：
[0030][0031]使得，
[0032]式(8)、(9)中：T是调度周期，表示燃气轮机t时刻运行成本，和分别表示净水成本和制氢设备运行成本。
[0033]在上述技术方案中，在步骤四中，基于线性化技巧和Gurobi求解风光制氢经济调度模型，包括以下步骤：
[0034]1)采用线性化技术，将优化模型转化为经典的混合整数线性规划问题；
[0035]2)调用商业求解器Gurobi求解线性化后的优化问题；
[0036]3)从优化结果中输出制氢设备、净水负荷和燃气轮机的运行功率。
[0037]本专利技术的有益效果为：
[0038]本专利技术提出了一种计及制氢成本的风光制氢经济调度方法，以实现风光制氢经济运行和提高可再生能源发电利用率，能够在考虑风光出力不可控性的条件下，确定多元机组最优调度策略，实现日运行成本最小化的目标；本专利技术首先通过量化分析制氢设备、净水负荷和燃气轮机运行特性，构建多元机组运行约束；在此基础上，以风光制氢日运行成本最小为目标，构建了风光制氢日前调度模型；在此基础上，引入线性化技巧将优化模型转化为经典的混合整数线性规划问题，并采用商业求解器Gurobi求解；本专利技术设计的风光制氢经济调度策略通过上述依次执行的步骤，充分发挥了净水负荷运行约束和制氢设备运行寿命损耗，相较于传统风光制氢经济调度策略，不但显著提高了系统运行经济性和可再生能源利用率，而且在提高设备服务周期方面也具备丰富的参考价值。
附图说明
[0039]图1为本专利技术的实施例中电网系统结构图；
[0040]图2为本专利技术的实施例中可再生能源发电功率(光伏和风力发电之和)、常规电负荷日前预测曲线图；
[0041]图3为本专利技术的实施例中制氢设备运行功率图；
[0042]图4为本专利技术的实施例中净水负荷运行功率曲线图
[0043]图5为本专利技术的实施例中燃气轮机运行功率曲线图。
[0044]图6为本专利技术的工艺流程图。
具体实施方式
[0045]下面结合附图详细说明本专利技术的实施情况，但它们并不构成对本专利技术的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本专利技术的优点更加清楚和容易理解。
[0046]本专利技术提供的一种计及制氢成本的风光制氢经济调度方法，涉及新能源储能调度
，能够在考虑净水负荷运行约束、净水成本和制氢设备寿命损耗成本的条件下，确定电网经济运行策略。具体方案包括：首先，获得风、光出力和常规负荷功率预测数据；其次，建立制氢设备、净水负荷和燃气轮机运行模型；然后，制定电网经济调度模型，并采用线性化手段和Gurobi进行求解；最后，根据获得的日前调度策略确定制氢设备、净水负荷和燃气轮机的运行计划。采用本专利技术可以实现多元机组协同运行，并获得日前调度经济成本最小化的优化结果，实现电网安全经济运行。
[0047]参阅附图可知：本专利技术提供一种计及制氢成本的风光制氢经济调度方法，包括如下步骤：
[0048]步骤1)：获得次日日照强度和风力以及常规负荷的预测数据。在此基础上，根据风力发电和光伏发电公式计算得到日前可再生能源发电预测功率。
[0049][0050][00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及制氢成本的风光制氢经济调度方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：获得风电、光伏发电和常规负荷功率预测数据；步骤二：建立制氢设备、净水负荷和燃气轮机运行模型；步骤三：计及上述机组运行约束，建立风光制氢经济调度模型；步骤四：基于线性化技巧和Gurobi求解风光制氢经济调度模型；步骤五：根据获得的日前调度策略确定制氢设备、净水负荷和燃气轮机运行计划。2.根据权利要求1所述的计及制氢成本的风光制氢经济调度方法，其特征在于：在步骤一中，获得风电、光伏发电和常规负荷功率预测数据的具体方法为：从电网调度中心获得常规负荷发电功率P
tLoad
、风电预测功率P
tWT
、光伏发电功率P
tPV
。3.根据权利要求1或2所述的计及制氢成本的风光制氢经济调度方法，其特征在于：在步骤二中，建立制氢设备、净水负荷和燃气轮机运行模型的具体方法为：通过量化分析制氢设备的运行特性，构建制氢设备运行约束：式(1)表示制氢设备实际运行功率不能大于额定运行功率，式(2)表示制氢设备运行功率和氢气产量的关系，式(3)表示产氢收益和氢气产量的关系。表示产氢收益和氢气产量的关系。表示产氢收益和氢气产量的关系。式(1)、(2)、(3)中：P
tH
表示制氢设备t时刻运行功率，表示制氢设备额定运行功率，λ
tH
表示制氢效率，E
tH
表示t时刻氢气产量，R
tH
表示t时刻氢气收益，p
H
表示单位氢气价格。4.根据权利要求3所述的计及制氢成本的风光制氢经济调度方法，其特征在于：评估净水系统运行特性，建立净水约束：式(4)表示净水负荷运行功率约束，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海波，陈冲，陶铁铃，张鹏，叶任时，曹龙，张旭，吴焱琦，张顺，熊火鹏，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：