【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及并网型电制氢加氢一体站运行优化领域，尤其是一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法。
技术介绍
1、目前，交通行业仍大量依赖于油、气等化石能源，是碳排放的重灾区；氢燃料电池汽车具有燃料加注时间短、续航能力强等优势，将在未来新能源汽车中占据重要地位。为满足氢燃料电池汽车的燃料供应，加氢站部署建设也随之增加。在诸多加氢站类型中，电制氢加氢一体站通过在站内就地电解水制氢，然后将氢能存储到储氢设备以用于加氢需求，具有制氢纯度高、无直接碳排放的特点，是支撑交通行业脱碳的重要设施之一。
2、对于接入主动配电网的并网型电制氢加氢一体站来说，制氢电能直接从主动配电网购入，因而其运行情况与主动配电网的售电价格直接相关。同时，站内储氢系统能够实现电解制氢环节和氢燃料电池汽车加氢环节的解耦，所以可以视作配电网的灵活性负荷。此外，现实中不同的并网型电制氢加氢一体站可能隶属于多个运营主体，与主动配电网之间交互信息有限，并且主要追求自身的运行最优。
3、因此，在价格引导与有限信息交互下，研究主动配电网与多个电制氢加氢一体站的分布式协调运行优化问题，具有重要的理论价值与实际意义。
技术实现思路
1、本专利技术需要解决的技术问题是提供一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，通过融合电解槽等模型、设计主动配电网与多个电制氢加氢一体站的双层优化模型和适用于双层优化模型的分布式求解算法，可应用于并网型电制氢加氢一体站运行优化
，实现主动配电网与多个电
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，包括以下步骤：
4、步骤1，计及采用pem技术的电解槽、压缩机、储氢瓶组、加氢机的运行特性，构建电制氢加氢一体站的精细化模型；
5、步骤2，以主动配电网和各个电制氢加氢一体站的运行最优为目标，建立主动配电网与电制氢加氢一体站运行协调的双层优化模型；所述双层优化模型的上层为主动配电网最优潮流模型，下层为电制氢加氢一体站的运行优化模型；
6、步骤3，改进目标级联分析法的收敛性能，应用改进目标级联分析法将双层优化模型转换为分布式框架，嵌入求解器cplex和mosek对分布式框架进行求解。
7、本专利技术技术方案的进一步改进在于：在步骤1中，构建电制氢加氢一体站的精细化模型中电解槽的模型具体为：
8、采用质子交换膜电解水的电解槽输入的电功率与生产的氢气量关系为：
9、
10、式中，ptp2h为电解槽t时段输入的有功功率；为电解槽t时段制取的氢气量；f(·)为电解槽的运行特性函数；
11、质子交换膜电解水在工作范围、爬坡性能、运行状态、最小运行时间的模型为：
12、
13、
14、
15、
16、
17、
18、式中，分别为电解槽t时段的运行状态、启动动作、关机动作；δpp2h为电解槽的最大爬坡功率；分别为电解槽运行功率的下限和上限；分别为电解槽的最小运行时间和最小停机时间。
19、本专利技术技术方案的进一步改进在于：在步骤1中，构建电制氢加氢一体站的精细化模型中压缩机的模型具体为：
20、压缩机消耗的电能与压缩氢气量之间关系为：
21、
22、
23、式中，ptcp为压缩机t时段消耗的电能；为压缩机t时段压缩的氢气量；ccp为压缩机在参考压力下消耗的电能；p、pref、p0分别为压缩机压力、压缩机参考压力和标准大气压强；γcp为电解槽到压缩机的氢气损耗系数。
24、本专利技术技术方案的进一步改进在于：在步骤1中，构建电制氢加氢一体站的精细化模型中储氢系统的模型具体为：
25、储氢系统采用级联式，由低、中、高多个压力等级的储氢瓶组组成；储氢瓶组存储的氢气量、注入的氢气量和取出的氢气量需要满足约束为：
26、
27、
28、式中，分别为储氢瓶组t时段的储氢量、注入氢气量和取出氢气量；γhs为压缩机到储氢系统的氢气损耗系数；
29、为满足车载氢气瓶的加注需求，储氢瓶组内的氢气量和压力要维持一定的水平，即：
30、
31、
32、式中，为储氢瓶组内储氢量的下限和上限；为储氢瓶组t时段的平均压力；分别为储氢瓶组平均压力的下限和上限；
33、高压储氢瓶组的储氢量、压力和温度之间关系用含压缩因子的真实气体状态方程描述：
34、
35、式中，r为理想气体常数；mh为氢气的摩尔质量；vhs为储氢瓶组的总体积；
36、为储氢瓶组t时段的压缩因子，通过gb/t 35178—2017中公式计算，即：
37、
38、式中，vij为常数，通过nist数据库内数据进行拟合。
39、本专利技术技术方案的进一步改进在于：在步骤1中，构建电制氢加氢一体站的精细化模型中加氢机的模型具体为：
40、加氢机将储氢瓶组取出的氢气加注到车载储氢瓶，相应的氢气量关系为：
41、
42、式中，为氢燃料电池汽车t时段从储氢瓶组的购氢量。
43、本专利技术技术方案的进一步改进在于：在步骤2中，构建主动配电网最优潮流模型，具体过程如下：
44、(1)目标函数
45、以主动配电网的运行成本最小为目标，包括从输电网的购电成本和燃气发电机组的燃料成本，如下所示：
46、
47、式中，为输电网t时段的售电价格；ptgrid为主动配电网t时段从输电网的购电功率；pg,t为燃气发电机组g在时段t的发电功率；ag、bg、cg为燃气发电机组g的燃料成本系数；ωt、ωg分别为优化时段和燃气发电机组的集合；
48、(2)约束条件
49、主动配电网的运行潮流采用disflow模型描述：
50、
51、
52、
53、
54、式中，p(m,n),t、q(m,n),t、i(m,n),t分别为配电线路(m,n)在时段t的有功功率、无功功率和电流平方值；pn,t、qn,t、un,t分别为节点n在时段t的有功负荷、无功负荷和电压平方值；pi,t、qi,t分别为新能源电源i在时段t输出的有功功率、无功功率；pn,k、qn,k分别为节点n和节点k之间的有功功率和无功功率；ωr、ωhrs分别为新能源电源和电制氢加氢一体站的集合；r(m,n)、x(m,n)分别为配电线路(m,n)的电阻和电抗；an,(·)为与节点n相关的关联矩阵；qg,t为燃气机组g在时段t输出的无功功率；s(n)为从节点n流出电能线路的末端节点集合；
55、燃气发电机组的运行范围和爬坡约束分别如下：
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【技术保护点】
1.一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，其特征在于：在步骤1中，构建电制氢加氢一体站的精细化模型中电解槽的模型具体为：
3.根据权利要求1所述的一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，其特征在于：在步骤1中，构建电制氢加氢一体站的精细化模型中压缩机的模型具体为：
4.根据权利要求1所述的一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，其特征在于：在步骤1中，构建电制氢加氢一体站的精细化模型中储氢系统的模型具体为：
5.根据权利要求1所述的一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，其特征在于：在步骤1中，构建电制氢加氢一体站的精细化模型中加氢机的模型具体为：
6.根据权利要求1所述的一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，其特征在于：在步骤2中，构建主动配电网最优潮流模型，具体过程如下：
7.根据权利要求1所述的一种主动配电网与电制氢加氢一体站
8.根据权利要求1所述的一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，其特征在于：在步骤3中，应用改进的目标级联分析法建立分布式协调框架，嵌入求解器CPLEX和MOSEK对分布式协调框架进行求解，具体过程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，其特征在于：在步骤1中，构建电制氢加氢一体站的精细化模型中电解槽的模型具体为：
3.根据权利要求1所述的一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，其特征在于：在步骤1中，构建电制氢加氢一体站的精细化模型中压缩机的模型具体为：
4.根据权利要求1所述的一种主动配电网与电制氢加氢一体站的分布式协调运行方法，其特征在于：在步骤1中，构建电制氢加氢一体站的精细化模型中储氢系统的模型具体为：
5.根据权利要求1所述的一种主动配电网与电制氢加氢一...
【专利技术属性】
技术研发人员：何良策，孟广双，王常平，王春如，丁东勤，耿笑，
申请(专利权)人：新疆生产建设兵团兴新职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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