【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统规划，具体涉及基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法。
技术介绍
1、利用可再生能源进行储能在减少各个领域的碳排放方面具有巨大潜力。然而，传统的水电解技术由于其高能耗和储存及运输的复杂性，可能不适合大规模的能源储存和利用。因此，协调调度多种储能模式，通过多样化能源类型，例如电化学长期储能、抽水蓄能和多能源储能，成为了增加能源系统灵活性的一种有效方式，同时能够促进碳封存。
2、随着可再生能源(如海上风电和分布式光伏)的发展以及电力负载的持续增加，新型电力系统演化路径规划问题成为了电力领域研究的焦点。该问题的核心在于如何确定最优的输电线路建设策略，以此保障日益增长的能源需求得以满足，并确保能源能够高效地输送至终端消费者。目前，相关研究已取得了一定的成果，例如现有技术在面对新型电力系统演化路径规划问题时，通过引入启发式方法有效减小了与最优输电线路建设问题相关的组合搜索空间，同时也考虑了能源储存和可变可再生能源等因素；然而，这种方法存在一定局限性；由于现有技术无法同时兼顾精细化的储能和电转热设备模型来解决最优输电线路规划建设问题，导致电力系统在应对复杂能源环境时的优化能力受到严重制约；尤其是在面对多能源储能、电池储能、抽水储能的协同规划时，现有技术无法为这种多元协同规划架构提供有效的电力系统演化路径规划方案，从而阻碍了电力系统向更高效、更灵活、更低碳方向的发展。
技术实现思路
1、为了实现面对多能源储能、电池储能、抽水储能的协同演化路径规划，本专利技术
2、本专利技术的技术方案提供了基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，所述方法包括：
3、获取多元储能系统相关数据，并提取动态运行电压、水电解运行功率以及氢气流量；
4、根据动态运行电压、水电解运行功率以及氢气流量，结合相关约束条件构建多能源储能模型；
5、根据电池能量平衡相关参数构建电池储能模型；
6、根据抽水蓄能能量平衡相关参数构建抽水储能模型；
7、以最小化电力生成成本、新线路建设成本以及设备成本为目标构建成本函数；
8、基于多能源储能模型、电池储能模型、抽水储能模型以及成本函数，求解最优电力系统演化路径，并提取水电解运行电压与运行电流密度的关系。
9、进一步地，获取多元储能系统相关数据，提取动态运行电压包括：
10、获取多能源储能系统的标准电极电势；
11、基于水电解过程中水分解的自由能变化提取热力学参数；
12、基于正极和负极的电荷转移系数以及交换电流密度，提取电荷转移过程中的动力学效应参数；
13、根据标准电极电势、热力学参数、动力学效应参数计算动态运行电压。
14、进一步地，所述动态运行电压的表达式为：
15、
16、式中，vc,t表示t时刻水电解单元的运行电压；v0表示标准电极电势；ip表示正极的交换电流密度；in表示负极的交换电流密度，表示氢气的部分压力；表示氧气的部分压力，aw表示水的活性；αp表示正极的电荷转移系数；αn表示负极的电荷转移系数，t表示温度；r表示理想气体常数；f表示法拉第常数；rc表示欧姆电阻；ic,t表示t时刻水电解单元的运行电流密度。
17、进一步地，提取水电解运行功率的表达式为：
18、
19、式中，表示t时刻水电解的运行功率；nc表示串联电池的数量；ns表示并联电池的数量；为0-1变量，表示在t时刻电解器i是否运行；ac表示电解器的有效面积；ηf表示法拉第效率；k1表示第一转换系数；vc,t表示t时刻水电解单元的运行电压；ic,t表示t时刻水电解单元的运行电流密度。
20、进一步地，提取氢气流量的表达式为：
21、
22、式中，表示t时刻水电解的氢气流量；k2表示第二转换系数；f表示法拉第常数。
23、进一步地，多能源储能模型的相关约束条件包括：
24、电流密度约束条件，其表达式为：
25、
26、式中，为0-1变量，表示t时刻水电解过程是否运行；ic,t表示t时刻水电解单元的运行电流密度；ic,min表示运行电流密度的最小值；ic,max表示运行电流密度的最大值；
27、多能源储存约束条件，其表达式为：
28、
29、式中，表示t时刻电解过程产生的氢气流量；表示t时刻储存设备的氢气输入流量；表示t时刻储存设备的氢气输出流量；表示t时刻储存设备的氢气储存量；表示氢气输入过程的效率；表示氢气输出过程的效率；δt表示时间步长；表示储存设备的氢气输入流量最小值；表示储存设备的氢气输入流量最大值；表示储存设备的氢气输出流量最小值；表示储存设备的氢气输出流量最大值；表示储存设备的氢气储存量最小值；表示储存设备的氢气储存量最大值；表示开始时间t0时的氢气输入流量；表示结束时间te时的氢气输入量。
30、进一步地，根据电池能量平衡相关参数构建电池储能模型包括：
31、电池能量平衡约束，其表达式为：
32、
33、式中，et表示t时刻电池的储能量；et-1表示t-1时刻电池的储能量；ηc表示充电效率；pc,t表示t时刻的充电功率；δt表示时间步长；pd,t表示t时刻的放电功率；ηd表示放电效率；
34、功率限制约束，其表达式为：
35、0≤pc，t≤pc，max
36、0≤pd，t≤pd，max
37、式中，pc，max表示充电功率最大值；pd，max表示放电功率最大值；
38、容量限制约束，其表达式为：
39、emin≤et≤emax
40、式中，emin表示电池的储能量的最小值；emax表示电池的储能量的最大值。
41、进一步地，根据抽水蓄能能量平衡相关参数构建抽水储能模型包括：
42、抽水蓄能能量平衡约束：
43、
44、式中，ht表示t时刻水位高度；ht-1表示t-1时刻水位高度；ηp表示泵效率；ppump，t表示t时刻泵功率；δt表示时间步长；pgen，t表示t时刻发电功率；ηg表示发电效率；
45、功率限制约束，其表达式为：
46、0≤pgen，t≤pgen，max
47、0≤ppump，t≤ppump，max
48、式中，pgen，max表示发电功率最大值；ppump,max表示泵功率最大值；
49、水位高度限制约束，其表达式为：
50、hmin≤ht≤hmax
51、式中，hmin表示水位高度最小值；hmax表示水位高度最大值；
52、储能容量限制约束，其表达式为：
53、et＝ρ·g·vt·ht
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1.基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，获取多元储能系统相关数据，提取动态运行电压包括：
3.如权利要求2所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，所述动态运行电压的表达式为：
4.如权利要求1所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，提取水电解运行功率的表达式为：
5.如权利要求4所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，提取氢气流量的表达式为：
6.如权利要求1所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，多能源储能模型的相关约束条件包括：
7.如权利要求1所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，根据电池能量平衡相关参数构建电池储能模型包括：
8.如权利要求1所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，根据抽水蓄能能量平衡相关参数构建抽水储能模型包括：
9
10.如权利要求9所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，以最小化电力生成成本、新线路建设成本以及设备成本为目标构建成本函数还包括：
...【技术特征摘要】
1.基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，获取多元储能系统相关数据，提取动态运行电压包括：
3.如权利要求2所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，所述动态运行电压的表达式为：
4.如权利要求1所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，提取水电解运行功率的表达式为：
5.如权利要求4所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在于，提取氢气流量的表达式为：
6.如权利要求1所述的基于多元储能协同的电力系统演化路径规划方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张丽娜，田鑫，袁振华，安鹏，孙东磊，陈博，郑志杰，杨思，张玉跃，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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