一种乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法。

背景技术：

1、近年来，我国提出，要实施乡村清洁能源建设工程，巩固提升乡村电力保障水平，努力发展太阳能、风能、水能等清洁能源，并在条件适宜地区探索建设多能互补的分布式低碳综合能源系统。

2、其中，乡村光伏在指引下快速发展，初步预计，2025年装机容量潜力约为10亿千瓦。而乡村光伏的规模化接入，会加重电网在稳定运行、可再生能源消纳等方面的压力。因此，如何有效提升就地利用水平是乡村光伏可持续发展的主要问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供了一种乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法，以力图解决或者至少缓解上面存在的问题。

2、根据本发明的一个方面，提供一种乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法，包括：构建乡村光伏与氢储能合作运行的联合系统；基于非对称纳什讨价还价理论，建立联合系统的协同调度模型；将所建立的协同调度模型转换为电能交易量确定子模型和电能交易成本确定子模型；利用改进的交替方向乘子法，分别对电能交易量子确定模型和电能交易成本确定子模型进行求解，得到联合系统的调度方案。

3、可选地，在根据本发明的乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法中，联合系统包括聚合有目标乡村区域中多个光伏对象的光伏聚合商，以及一个或多个氢储能主体，氢储能主体包括电解氢设备、压缩设备、电储能设备、氢气存储设备以及氢负荷。

4、可选地，在根据本发明的乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法中，协同调度模型包括第一目标函数，第一目标函数包括：

5、

6、其中，ccoo表示联合系统的总效益，分别表示光伏聚合商和氢储能主体h独立运行时的成本值，x*、分别表示光伏聚合商和氢储能主体h独立运行时的决策变量，表示光伏聚合商和联合系统中所有氢储能主体合作运行时的成本值，x表示光伏聚合商和联合系统中所有氢储能主体合作运行时的决策变量，ppv2h表示光伏聚合商和联合系统中所有氢储能主体所协商的售电量，b表示光伏聚合商售电量为ppv2h时对应的成本，αpv、αh分别表示光伏聚合商和氢储能主体h的谈判力，表示氢储能主体h和光伏聚合商合作运行时的成本值，yh表示氢储能主体h和光伏聚合商合作运行时的决策变量，表示氢储能主体h和光伏聚合商所协商的购电量，bh表示氢储能主体h购电量为时对应的购电成本，h表示联合系统中氢储能主体的总数量。

7、可选地，在根据本发明的乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法中，协同调度模型包括第一约束条件，第一约束条件包括光伏聚合商的运行约束、氢储能主体的运行约束、合作运行成本约束。

8、可选地，在根据本发明的乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法中，电能交易量子确定模型包括第二目标函数，第二目标函数包括：

9、

10、其中，表示仅考虑电能交易量时联合系统的总效益，crpv(x,ppv2h)表示仅考虑电能交易量时光伏聚合商和联合系统中所有氢储能主体合作运行时的成本值,表示仅考虑电能交易量时氢储能主体h和光伏聚合商合作运行时的成本值。

11、可选地，在根据本发明的乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法中，电能交易量子确定模型还包括第二约束条件，第二约束条件包括光伏聚合商的运行约束、氢储能主体的运行约束。

12、可选地，在根据本发明的乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法中，电能交易成本确定子模型包括第三目标函数，第三目标函数包括：

13、

14、其中，表示联合系统的总电能交易成本，表示光伏聚合商与联合系统中所有氢储能主体合作运行时相对于光伏聚合商独立运行时所节约的成本，表示氢储能主体h与光伏聚合商合作运行时相对于氢储能主体h独立运行时所节约的成本。

15、可选地，在根据本发明的乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法中，电能交易成本确定子模型包括第三约束条件，第三约束条件包括光伏聚合商的电能交易成本约束和氢储能主体的电能交易成本约束。

16、可选地，在根据本发明的乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法中，利用改进的交替方向乘子法，对电能交易量子确定模型进行求解，包括：通过引入拉格朗日乘子和迭代步长，获取第二目标函数的增广拉格朗日函数；对第二目标函数的增广拉格朗日函数进行分解，以获取光伏聚合商和氢储能主体的分布式优化运行模型；针对光伏聚合商和氢储能主体的分布式优化运行模型，通过更新引入的拉格朗日乘子和迭代步长分别对其进行求解，直至光伏聚合商和氢储能主体的计算结果达到收敛条件，得到电能交易量的调度结果。

17、可选地，在根据本发明的乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法中，利用改进的交替方向乘子法，对电能交易成本确定子模型进行求解，包括：通过引入拉格朗日乘子和迭代步长，获取第三目标函数的增广拉格朗日函数；对第三目标函数的增广拉格朗日函数进行分解，以获取光伏聚合商和氢储能主体的分布式优化交易模型；针对光伏聚合商和氢储能主体的分布式优化交易模型，通过更新引入的拉格朗日乘子和迭代步长分别对其进行求解，直至光伏聚合商和氢储能主体的计算结果达到收敛条件，得到在所述调度结果下的电能交易成本。

18、根据本发明的又一个方面，提供一种计算设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储有程序指令，其中，程序指令被配置为适于由至少一个处理器执行，程序指令包括用于执行根据本发明的乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法的指令。

19、根据本发明的又一个方面，提供一种存储有程序指令的可读存储介质，当程序指令被计算设备读取并执行时，使得计算设备执行根据本发明的乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法。

20、综上，本发明构建了一种乡村光伏与氢储能合作运行的联合系统，如此便可将部分光伏出力用于制氢、存储和利用，从而可有效提升乡村光伏的就地利用水平，缓解电网消纳压力，并且还可以显著降低氢能生产成本，促进氢能的利用及推广。此外，乡村光伏与氢储能合作运行的联合系统主要是由太阳能和氢能驱动，因此其还可以促进乡村能源的低碳转型。

21、另外，针对所构建的乡村光伏与氢储能合作运行的联合系统，本发明基于非对称纳什讨价还价理论建立其协同调度模型，这样可以反映参与者的议价能力及其在合作中的贡献，如此则可确保联合系统中各主体收益分配的合理性。并且，采用改进的交替方向乘子算法对电能交易量确定子模型和电能交易成本确定子模型进行分布式求解，可以保护各主体的隐私以及提高收敛效率。

技术特征：

1.一种乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述联合系统包括聚合有目标乡村区域中多个光伏对象的光伏聚合商，以及一个或多个氢储能主体，所述氢储能主体包括电解氢设备、压缩设备、电储能设备、氢气存储设备以及氢负荷。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述协同调度模型包括第一目标函数，所述第一目标函数包括：

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述协同调度模型包括第一约束条件，所述第一约束条件包括光伏聚合商的运行约束、氢储能主体的运行约束、合作运行成本约束。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述电能交易量子确定模型包括第二目标函数，所述第二目标函数包括：

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述电能交易量子确定模型还包括第二约束条件，所述第二约束条件包括光伏聚合商的运行约束、氢储能主体的运行约束。

7.如权利要求5或6所述的方法，其中，所述电能交易成本确定子模型包括第三目标函数，所述第三目标函数包括：

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述电能交易成本确定子模型包括第三约束条件，所述第三约束条件包括光伏聚合商的电能交易成本约束和氢储能主体的电能交易成本约束。

9.一种计算设备，包括：

10.一种存储有程序指令的可读存储介质，当所述程序指令被计算设备读取并执行时，使得所述计算设备执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及电力系统领域，具体公开了一种乡村光伏与氢储能系统的分散协同调度方法，包括：构建乡村光伏与氢储能合作运行的联合系统；基于非对称纳什讨价还价理论，建立所构建的联合系统的协同调度模型；将所建立的协同调度模型转换为电能交易量确定子模型和电能交易成本确定子模型；利用改进的交替方向乘子法，分别对电能交易量子确定模型和电能交易成本确定子模型进行求解，得到联合系统的调度方案。本发明可有效提升乡村光伏的就地利用水平，缓解电网消纳压力。并且，本发明不仅可以保障RPV‑HES联合系统高效稳定运行，还可以保护各主体的隐私。

技术研发人员：王学杰,赵会茹,郭森,王玉玮,李兵抗
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：2024/3/21