电-氢协同互动的绿氢项目规划优化方法、装置及设备与流程

本发明涉及储能规划，尤其涉及一种电-氢协同互动的绿氢项目规划优化方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、绿氢项目规划优化是针对光伏、风电、电化学储能、电制氢、储氢等设备的容量配置形成规划优化方案，同时，需充分考虑设备间的耦合互动。目前，已有研究以成本、环境效益和能源利用率等不同出发点为目标得出项目规划优化方案，但尚未将电-氢协同互动情况以及电制氢设备参与辅助服务市场的收益纳入考量，例如，氢气销售收入、电制氢设备参与辅助服务市场的收入等，因而得出的规划方案仍有一定的优化空间。

2、随着越来越多的绿氢项目注册为电力市场主体，未来将积极提供调峰、调频等辅助服务并获取收益，而当前的规划优化方法无法准确得出最优的规划方案，因此，亟需提出一种电-氢协同互动的规划优化方法以解决考虑绿氢项目与电力系统协调互动情况，获得综合效益最好的规划优化方案的技术问题。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种电-氢协同互动的规划优化方法、装置、设备和介质，以解决相关技术中考虑绿氢项目与电力系统协调互动情况，获得综合效益最好的规划优化方案的技术问题。

2、本说明书一个或多个实施例提供了一种电-氢协同互动的绿氢项目规划优化方法，包括：

3、获取绿氢系统和电力系统的交互关系；

4、根据交互关系以规划期内系统总运行成本最小为目标函数构建考虑电、氢耦合的生产模拟优化模型；

5、通过设置电、氢协同互动的规划优化模型的约束条件对所述目标函数进行求解，从而获取电、氢协同互动中各装置的装机容量规划优化方案；

6、所述根据交互关系以规划期内系统总运行成本最小为目标函数构建考虑电、氢耦合的生产模拟优化模型具体包括：

7、以规划期内电解槽的装机容量cel为确定的常量，光伏电站的容量cpv、风力发电站的容量cw、电化学储能装置的容量cec，以及各设备在典型周的出力特性为待优化变量，建立规划优化模型：

8、

9、式中：cxel为电解槽的设备成本、cxpv为光伏发电的设备成本、cxw为风力发电的设备成本、cxec为电化学储能装置的设备成本、cppg为电网供电的容量电价、cpg为报给电网需要其提供最大需量、eppg为从电网购电的电能量费用、mh2为电解槽在全生命周期生产氢气的质量；

10、所述电、氢协同互动的规划优化模型的约束条件具体包括：

11、电能实时产销平衡约束为：

12、ppv(ti)+pw(ti)+pec(ti)+ppg(ti)＝pel(ti)；

13、式中：ppv(ti)、pw(ti)分别为第i时刻风电的出力功率和光伏电站的出力功率，pec(ti)为第i时刻的电化学储能装置的净出力功率，pel(ti)为电解水制氢装置在i时刻的用电功率；

14、电制氢装置的电-氢能量转换约束为：

15、

16、式中：efel为电解水制氢装置的效率，ctph为电能与氢能之间的热值转换系数；

17、风电/光伏电站出力最大值约束为：

18、

19、式中：rpv(ti)为第i时刻光伏发电的出力标幺值，rw(ti)为第i时刻风力发电的出力标幺值；

20、电化学储能装置的充电量与放电量、损耗的和相等，具体刻画为：

21、∑pecin(ti)·efec＝∑pecout(ti)；

22、式中：pecin(ti)为第i时刻电化学储能装置的充电功率，efec为电化学储能装置的效率，pecout(ti)为第i时刻电化学储能装置的放电功率；

23、电化学储能装置净放电功率pec、充电功率pecin与放电功率pecout之间的约束为：

24、pecout-pecin＝pec；

25、电化学储能装置中在第i+1时刻剩余电量qec(ti+1)与第i时刻充电功率pecin(ti)与放电功率pecout(ti)之间的约束为：

26、qec(ti+1)＝qec(ti)+pecin(ti)·efec-pecout(ti)。

27、优选地，所述获取绿氢系统和电力系统的交互关系的交互关系具体包括：

28、绿氢系统中的电解水制氢设备、储氢设备与电力系统中的风电设备、光伏设备、电化学储能装置在系统中的交互关系。

29、在确定了绿氢项目规划与运行优化的待优化变量、约束与目标函数后，进行建模计算与寻优。通过计算不同区域的风电、太阳能发电、负荷需求的时序波动曲线，计算得到各区域的净负荷时序曲线，在考虑不同区域间时区差的基础上得到两区域合计净负荷时序曲线，进而分析跨区电力联网的互补性。

30、本说明书一个或多个实施例提供了一种电-氢协同互动的绿氢项目规划优化装置，包括：

31、交互关系获取模块，用于获取绿氢系统和电力系统的交互关系；

32、模型构建模块，用于根据交互关系以规划期内系统总运行成本最小为目标函数构建考虑电、氢耦合的生产模拟优化模型；

33、模型求解模块，用于通过设置电、氢协同互动的规划优化模型的约束条件对所述目标函数进行求解，从而获取电、氢协同互动中各装置的装机容量规划优化方案；

34、所述模型构建模块，具体用于：

35、以规划期内电解槽的装机容量cel为确定的常量，光伏电站的容量cpv、风力发电站的容量cw、电化学储能装置的容量cec，以及各设备在典型周的出力特性为待优化变量，建立规划优化模型：

36、

37、式中：cxel为电解槽的设备成本、cxpv为光伏发电的设备成本、cxw为风力发电的设备成本、cxec为电化学储能装置的设备成本、cppg为电网供电的容量电价、cpg为报给电网需要其提供最大需量、eppg为从电网购电的电能量费用、mh2为电解槽在全生命周期生产氢气的质量；

38、所述电、氢协同互动的规划优化模型的约束条件具体包括：

39、电能实时产销平衡约束为：

40、ppv(ti)+pw(ti)+pec(ti)+ppg(ti)＝pel(ti)；

41、式中：ppv(ti)、pw(ti)分别为第i时刻风电的出力功率和光伏电站的出力功率，pec(ti)为第i时刻的电化学储能装置的净出力功率，pel(ti)为电解水制氢装置在i时刻的用电功率；

42、电制氢装置的电-氢能量转换约束为：

43、

44、式中：efel为电解水制氢装置的效率，ctph为电能与氢能之间的热值转换系数；

45、风电/光伏电站出力最大值约束为：

46、

47、式中：rpv(ti)第i时刻光伏发电的出力标幺值，rw(ti)为第i时刻风力发电的出力标幺值；

48、电化学储能装置的充电量与放电量、损耗的和相等，具体刻画为：

49、∑pecin(ti)·efec＝∑pecout(ti)；

50、式中：pecin(ti)为第i时刻电化学储能装置的充电功率，efec为电化学储能装置的效率，pecout(ti)为第i时刻电化学储能装置的放电功率；

51、电化学储能装置净放电功率pec(ti)、充电功率pecin(ti)与放电功率pecout(ti)之间的约束为：

52、pecout-pecin＝pec；

53、电化学储能装置中在第i+1时刻剩余电量qec(ti+1)与第i时刻充电功率pecin(ti)与放电功率pecout(ti)之间的约束为：

54、qec(ti+1)＝qec(ti)+pecin(ti)·efec-pecout(ti)。

55、优选地，所述交互关系获取模块中获取的绿氢系统和电力系统的交互关系具体包括：

56、绿氢系统中的电解水制氢设备、储氢设备与电力系统中的风电设备、光伏设备、电化学储能装置在系统中的交互关系。

57、本说明书一个或多个实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述电-氢协同互动的规划优化方法。

58、本说明书一个或多个实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述电-氢协同互动的规划优化方法的步骤。

59、本发明的有益效果在于，通过获取绿氢系统和电力系统的交互关系，全面体现跨区域电力联网的互补性，根据交互关系以模拟期内系统总运行成本最小为目标函数构建考虑电、氢耦合的生产模拟优化模型，能够综合考虑新能源出力和负荷需求等波动性因素，准确刻画跨区电力联网对电力系统调峰产生的价值，通过设置电、氢协同互动的规划优化模型的约束条件对所述目标函数进行求解，从而获取电、氢协同互动中各装置的装机容量规划优化方案，使得项目的综合效益最优。