一种氢气运输方式的经济优化分析方法

本申请属于综合能源系统运行，具体涉及一种氢气运输方式的经济优化分析方法。

背景技术：

1、随着氢能逐渐成为全球能源绿色转型的重要方向，从我国氢能发展趋势来看，随着工业部门脱碳需求以及氢燃料需求量的增长，氢能需求量可能会呈大幅度增长趋势。为适应氢能产业的发展，首先需要考虑实现高效、经济的氢气供应运输途径，形成区域性氢能供应网络。而当前我国各区域氢能产业发展不均衡，运输方式也较为多样化，相关情况的不确定性给氢能基础设施的规划发展和氢能供应网络的形成造成障碍，目前氢能运输方式多样性也带来了成本过高的问题。为此，综合考虑上述因素，以氢气供应链运行最小费用为目标函数，建立氢气运输方式优化模型，以期为氢气供应链系统的建设提供参考。

技术实现思路

1、针对背景技术中提到的氢气运输方式多样化导致的运输成本过高的问题，本申请提出了一种经济优化分析方法，利用氢气的各个成本费用为目标函数，建立模型并求解，确定氢气运输的经济最优解的方法。

2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

3、一种氢气运输方式的经济优化分析方法，具体包括：

4、s1、采集不同运输方式最大运输能力、不同运输方式运输费用、不同运输方式从制氢厂到需氢地的氢气运输量和不同运输方式运输量与需求量的偏差数据；

5、s2、根据所述s1计算需求量偏差费用；

6、s3、根据所述运输费用和所述需求量偏差费用为目标函数，氢气供应能力、管道掺氢比例、运输能力、运输费用、需求偏差为约束构建数学模型；

7、s4、根据所述数学模型计算对氢气运输供应链的最优经济方案。

8、可选的，所述目标函数包括：

9、min e＝α1∑a∑bsa,b+∑aσbσrca,b,r

10、e表示氢气供应链总费用为目标函数；a表示制氢厂编号，b表示氢气需求地编号，α1表示为满足氢气需求量的惩罚费用；sa,b表示从制氢厂a到氢气需求地b的运输量与需求量的偏差；ca,b,r表示制氢厂a到氢气需求地b采用运输方式r的运输成本。

11、可选的，采用所述氢气供应能力为约束包括：

12、∑r∑bva,b,r+qarea≤qpca

13、qarea表示制氢厂a到氢气需求地b采用天然气掺氢管道的氢气运输量，qpca表示制氢厂a的氢气生产能力。

14、可选的，采用所述管道掺氢比例为约束包括：

15、va,b,2,kh≤βcva,b,2,kn

16、va,b,2,kh表示从制氢厂a到氢气需求地b采用天然气掺氢管道的氢气运输量，va,b2,kn表示从制氢厂a到氢气需求地b采用天然气掺氢管道的天然气运输量，βc表示天然气管道掺氢的最大混合比例。

17、可选的，采用所述运输能力为约束包括：

18、bea,b,rvminr≤va,b,r≤bea,b,rvmaxr

19、vmaxr表示第r运输方式的最大运输能力，vminr表示第r运输方式的最小运输能力，bea,b,r表示0～1变量。

20、可选的，采用所述运输费用为约束包括：

21、采用长管拖车的运输费用；

22、采用天然气掺氢管道的运输费用；

23、采用液氢槽车的运输费用。

24、可选的，所述采用长管拖车的运输费用包括：

25、ca,b,rg＝ca,b,rgz+ca,b,rgv

26、ca,b,rgz＝28.5ca,b,rgla,b+950va,b,rg

27、ca,b,rgv＝crgva,b,rgla,b

28、ca,b,rg表示制氢厂a采用长管拖车运输氢气到氢气需求地b的总运输成本，ca,b,rgz表示制氢厂a采用长管拖车运输氢气到氢气需求地b的租金费用，ca,b,rgv表示制氢厂a采用长管拖车运输氢气到氢气需求地b的运输费用，crg表示采用长管拖车的运价率；la,b表示制氢厂a到氢气需求地b之间的运输距离，va,b,rg表示采用长管拖车从制氢厂a到氢气需求地b的氢气运输量；

29、所述采用天然气掺氢管道的运输费用包括：

30、ca,b,rnp＝crnpva,b,rnpla,b

31、ca,b,rnp表示制氢厂a采用天然气掺氢管道运输到氢气需求地b的运输成本，crnp表示采用天然气掺氢管道的运价率，va,b,rnp表示采用天然气掺氢管道从制氢厂a到氢气需求地b的氢气运输量；

32、所述采用液氢槽车的运输费用包括：

33、ca,b,rlt＝c1va,b,rlt+crltva,b,rltla,b

34、ca,b,rlt表示制氢厂a采用液氢槽车运输氢气到氢气需求地b的运输成本，c1表示采用液氢槽车运输方式的液化单价，crlt表示采用液氢槽车的运价率，va,b,rlt表示采用液氢槽车从制氢厂a到氢气需求地b的氢气运输量。

35、可选的，采用需求偏差为约束包括：

36、∑a∑rva,b,r+σasa,b＝qreb

37、r表示运输方式，va,b,r表示从制氢厂a到氢气需求地b的运输氢气量，sa,b表示从制氢厂a到氢气需求地b的氢气的运输量与需求量的偏差，qreb表示氢气需求地b的氢气需求量。

38、与现有技术相比，本申请的有益效果为：

39、本申请提出了一种经济优化分析方法，利用氢气的各个成本费用为目标函数，建立模型并求解，以氢气供应链运行最小费用为目标函数，建立氢气运输方式优化模型，以期为氢气供应链系统的建设提供参考，确定氢气运输的经济最优解的方法。

技术特征：

1.一种氢气运输方式的经济优化分析方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的氢气运输方式的经济优化分析方法，其特征在于，所述目标函数包括：

3.根据权利要求1所述的氢气运输方式的经济优化分析方法，其特征在于，采用所述氢气供应能力为约束包括：

4.根据权利要求1所述的氢气运输方式的经济优化分析方法，其特征在于，采用所述管道掺氢比例为约束包括：

5.根据权利要求1所述的氢气运输方式的经济优化分析方法，其特征在于，采用所述运输能力为约束包括：

6.根据权利要求1所述的氢气运输方式的经济优化分析方法，其特征在于，采用所述运输费用为约束包括：

7.根据权利要求6所述的氢气运输方式的经济优化分析方法，其特征在于，所述采用长管拖车的运输费用包括：

8.根据权利要求1所述的氢气运输方式的经济优化分析方法，其特征在于，采用需求偏差为约束包括：

技术总结
本申请公开了一种氢气运输方式的经济优化分析方法，具体包括：采集不同运输方式最大运输能力、运输成本、从制氢厂到需氢地的氢气运输量以及运输量与需求量的偏差数据；根据所述需求量的偏差数据计算需求量偏差费用；根据运输费用和所述需求量偏差费用为目标函数，氢气供应能力、管道掺氢比例、运输能力、运输费用、需求偏差为约束构建数学模型；根据所述数学模型计算对氢气运输供应链的最优经济方案。本申请提出了一种经济优化分析方法，利用氢气的各个成本费用为目标函数，建立模型并求解，以氢气供应链运行最小费用为目标函数，建立氢气运输方式优化模型，以期为氢气供应链系统的建设提供参考，确定氢气运输的经济最优解的方法。

技术研发人员：刘颖,刘敦楠,加鹤萍,刘明光,苏小玲,杜锡力
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12