【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏制氢，具体涉及一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法。
技术介绍
1、随着中国西部光伏场装机容量逐年的增加，我国的新能源占比在逐年提升，而由于光伏的不确定性，光伏出力具有波动性和间歇性，其并网的电能质量问题不容忽视。大规模光伏接入可能会引起系统电压不稳定甚至电压崩溃。并且在光伏波动率达不到国家标准，或光伏出力大于负荷需求时，就会产生弃光，降低资源利用率。因此，有必要对光伏制氢系统进行考虑静态电压稳定裕度的容量规划，以改善系统电压稳定和经济性。
2、电解槽具有转换效率高，运行功率范围宽，动态响应速度快和调峰调频灵活等特点。氢储能有能量密度大，容量大，便于储存和运输等优点。将新能源无法消纳的电能通过电解水制氢，除了用来供给燃料电池发电，还可以将氢气用作工业生产或交通领域。而且氢气是一种清洁能源，产生和使用的过程中无污染，符合当今新能源发展的大方向。
3、在将制氢系统配置光伏场的过程中，由于电解槽的初始投资和运行成本较高，完全消除新能源的弃光率会减少制氢系统的利用率，难以具有经济效益，而且随机的光伏出力容易导致系统电压不稳定甚至崩溃。
技术实现思路
1、为了解决所述技术问题，本专利技术提供一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法。本专利技术通过建立双层规划模型，上层以电解槽制氢系统全寿命周期总成本最小为目标函数，通过遗传算法将电解槽容量输入到下层，下层规划模型以年弃光和电解槽制氢系统等效年投资成本之和最小为目标，充分
2、为达到所述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，包括如下步骤：
4、步骤s1：基于光伏波动最恶劣情况的春夏秋冬四个典型日拟合数据，计算不同弃光率下电解槽的额定功率上下限，作为双层规划模型的电解槽运行约束；
5、步骤s2：建立双层规划模型，考虑电解槽的运行特性，上层容量规划模型以电解槽制氢系统全寿命周期总成本最小为目标函数，决策变量为电解槽容量；
6、步骤s3：下层布点规划模型以年弃光和电解槽制氢系统等效年投资成本之和最小为目标，决策变量为电解槽接入位置，同时考虑不同接入位置时的静态电压稳定裕度约束；
7、步骤s4：上层容量规划模型在考虑系统经济性情况下进行电解槽容量规划并传递给下层，下层布点规划模型考虑电压稳定进行电解槽布点规划，采用遗传算法进行求解，输出电解槽制氢系统在弃光率最小并兼顾电压稳定和经济性情况下的容量最优配置方案。
8、进一步地，所述步骤s1具体包括：
9、步骤s11：计算不同天相同时段的光伏波动量，取其中最大值和最小值，计算如下式所示：
10、
11、其中，pv(i,j)为第j天第i时刻的光伏出力；t为一天的时刻总数；d为样本总天数；
12、计算相邻时刻的出力差值，光伏波动量δpv(i,j)如下式所示：
13、δpv(i,j)＝pv(i+1,j)-pv(i,j) i＝1,2,3,...,(t-1)
14、其中，pv(i,j)为第j天第i时刻的光伏出力数值，pv(i+1,j)为第j天(j＝1,2,3,...,d)，第i+1时刻的出力值；
15、取不同天同一时段光伏出力波动量最大和最小的数值，如下式所示：
16、
17、其中，δpv(i,j)为第j天第i时段光伏出力波动量；δpv,max(i)和δpv,min(i)分别为第i时段光伏出力的最大波动量和最小波动量；
18、步骤s12：在每天的光伏出力中每一时段中间插入一点，利用所述光伏波动最大值作为该时段起始时刻与插入时刻的波动量，利用所述光伏波动最小值作为该时段插入时刻与最后时刻的波动量，拟合典型光伏出力日，计算如下式所示：
19、
20、其中，pv,el(i)为光伏出力典型日i时刻的输出功率，i为典型光伏出力日的时刻；
21、步骤s13：在光伏出力增长速度大于电力系统能够接纳的光伏出力最大增长速度时，使电解槽工作，其余时间电解槽不工作，t时刻电解槽的功率如下式所示：
22、
23、其中，pel(t)表示t时刻电解槽功率，pv(t)表示t时刻光伏场发出功率,δup表示电力系统能够接纳的光伏出力最大的增长速度，且δup＞0；
24、计算电解槽额定功率如下式所示：
25、p0＝max{pel(1),pel(2),...,pel(t)}
26、其中，p0表示电解槽的额定功率，t表示一天时点总数；
27、步骤s14：当电解槽额定功率不足时，即额定功率小于所求的功率，此时电解槽出力如下式所示；
28、
29、其中，pels(t)表示t时刻电解槽实际功率，p'0表示电解槽实际功率；
30、此情况下会产生弃光，则弃光率α计算如下式所示：
31、
32、其中，α表示弃光率，其范围为α∈[0,5％]；n表示一天中时刻总数；
33、由于弃光只发生在电解槽以额定功率运行，并且有额外光伏需要消纳的情况下，因此弃光率α与电解槽实际额定功率p'0会满足一定的函数关系，计算如下式所示：
34、
35、其中，ε(x)表示阶跃函数。
36、进一步地，所述步骤s2具体包括：
37、步骤s21：建立上层容量规划模型，电解槽制氢系统全寿命周期总成本最小即系统全寿命周期净现值最大，优化目标如下式所示：
38、max fup＝fnpv
39、
40、其中，fup为上层目标函数；fnpv为净现值；sa，cinv,a和cop,a分别为a年的电解槽制氢系统收入、投资和运行成本；a为全寿命总周期；k为基准折现率；
41、电解槽制氢系统的收入s计算如下式所示：
42、
43、其中，ch(t)为t时刻氢气的价格；hh(t)为t时刻售卖氢气的量；f(δpec)为辅助服务费；tsys为系统规划时间；
44、电解槽制氢系统投资成本计算如下式所示：
45、
46、其中，cinv,t是在t时刻的总投资成本；pec是电解槽的额定容量；ccell,t和cas,t分别是在t时刻的电解槽单价和电制氢辅助系统单价；
47、电解槽制氢系统运行成本cop包括能量成本cenergy和维护成本cma，计算如下式所示：
48、cop＝cenergy+cma
49、能量成本cenergy计算如下式所示：
50、
51、ke(t)＝pec(t)·δt
52、kw(t)＝α·h(t)
53、h(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，其特征在于，所述步骤43中的遗传算法的具体的步骤包括：
7.一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划装置，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划装置，其特征在于，所述数据处理模块中的计算不同天相同时段的光伏波动量
9.根据权利要求7所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划装置，其特征在于，所述容量规划模块中的优化目标如下式所示：
10.根据权利要求7所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划装置，其特征在于，所述布点规划模块中的优化目标函数如下式所示：
11.根据权利要求7所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划装置，其特征在于，所述方案求解模块中遗传算法求解过程为：
12.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法的步骤。
13.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划方法，其特征在于，所述步骤43中的遗传算法的具体的步骤包括：
7.一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划装置，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的一种考虑静态电压稳定裕度约束的光伏制氢容量双层规划装置，其特征在于，所述数据处理模...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡常胜，摆志俊，张章，沈子洋，苏峰，罗洋，李建康，樊晓明，肖毅，袁铁江，委乐民，王大龙，贺成龙，万小兵，胡伟，胡同圣，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司阿克苏供电公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。