一种氢-电耦合多能源跨区域优化配置方法及系统

技术特征：
1.一种氢-电耦合多能源跨区域优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：获取当前区域的环境数据和用能需求数据，仿真出当前区域的电需求和热需求；s2：构建跨区域氢-电耦合多能源储能系统的数学模型；s3：确定多能源跨区域优化配置的目标函数和系统平衡约束条件；s4：采用优化算法对目标函数进行求解，得到最优调度策略。2.根据权利要求1所述的一种氢-电耦合多能源跨区域优化配置方法，其特征在于，所述s2中的数学模型包括储氢罐模型、蓄电池模型、可再生能源机组出力模型、火电机组模型和热电联产机组模型。3.根据权利要求2所述的一种氢-电耦合多能源跨区域优化配置方法，其特征在于，所述s2包括以下步骤：s201：构建储氢罐模型：s201：构建储氢罐模型：s201：构建储氢罐模型：其中，表示在第t时段j区域的氢气存储量，单位为兆瓦；表示在第t时段j区域的氢气的生产量，单位为兆瓦；表示在第t时段j区域的氢气的消耗量，单位为兆瓦；每一时刻氢气的消耗量不超过上一时刻储氢罐的存储量，表示第t时段从其它区域向j区域通过天然气管道输送的氢气，单位为兆瓦；数值为正，代表其它区域向j区域输送的氢气量，数值为负，代表j区域向其它区域输送的氢气量；g表示与j区域相连的管道编号，取值从1到g；表示储氢罐的容量上限，单位为兆瓦；表示储氢罐的容量下限，单位为兆瓦；s202：蓄电池模型：s202：蓄电池模型：s202：蓄电池模型：a b≤1a b≤1a b≤1η
ec
表示电池充放电的损耗；表示第t时段j区域电的存储量，单位为兆瓦；表示第t时段j区域电池的充电量，单位为兆瓦；表示第t时段j区域电池的放电量，单位为兆
瓦；a，b均为整数变量，取值0或1，m为无穷大，a，b不能同时为1；表示j区域储电的容量上限，单位为兆瓦；表示j区域储电的容量上限；α
ch
和α
dis
分别表示充电和放电的系数，限制每次电池的充放电量；s203：可再生能源机组出力模型：0≤wp
j,t
≤wp
j,t
0≤pv
j,t
≤pv
j,t
0≤hy
j,t
≤hy
j,t
wp
j,t
表示在第t时段，j区域的风电出力，单位为兆瓦；wp
j,t
表示在第t时段，j区域的风电出力上限，单位为兆瓦；pv
j,t
表示在第t时段，j区域的光伏出力，单位为兆瓦；pv
j,t
表示在第t时段，j区域的光伏出力上限，单位为兆瓦；hy
j,t
表示在第t时段，j区域的水电出力，单位为兆瓦；hy
j,t
表示在第t时段，j区域的水电出力上限，单位为兆瓦；s204：火电机组模型：s204：火电机组模型：s204：火电机组模型：表示第t时段，j区域的凝气火电机组出力，单位为兆瓦，和分别表示凝气火电机组的出力上限和出力下限，单位为兆瓦；δ
e
表示凝气火电机组的爬坡率；s205：热电联产机组模型：s205：热电联产机组模型：s205：热电联产机组模型：表示第t时段，j区域的热电联产机组出力，单位为兆瓦；和分别表示热电联产机组的出力上限和出力下限，单位为兆瓦；δ
h
表示热电联产机组的爬坡率。4.根据权利要求3所述的一种氢-电耦合多能源跨区域优化配置方法，其特征在于，所述s3中，多能源跨区域优化配置的目标函数为：述s3中，多能源跨区域优化配置的目标函数为：目标函数为整个区域的供电火电机组和热电联产机组的碳排放之和最小；其中，t表示调度周期取值从1到t，j表示区域取值从1到j，c
j
(
·
)是关于和的函数，表示t时刻在j区域的火电碳排放，单位是吨，表示第t时段在j区域的火电机组出力；表示第t时段在j区域的热电联产机组出力；电负荷平衡约束条件为：电负荷平衡约束条件为：表示第t时段j区域火电机组的出力，单位为兆瓦；表示第t时段j区域热电联产机组的出力，单位为兆瓦；wp
j,t
、pv
j,t
、hy
j,t
分别表示第t时段j区域风电、光伏和水电出力，单
位为兆瓦；表示从其它区域向j区域输送的电力，单位为兆瓦，其中，正值代表其它区域向j区域输送电力，负值代表j区域向其它区域输送电力；l表示与j区域相连的输电线编号，取值从1到l；表示电池的放电量，单位为兆瓦；表示第t时段j区域氢气的消耗量，单位为兆瓦；η
he
是燃料电池的电效率，表示第t时段j区域的电负荷，单位为兆瓦；表示第t时段j区域的储电量，单位为兆瓦；第t时段j区域氢气生产量，单位为兆瓦；η
eh
表示电解槽的效率；热负荷平衡约束条件为：η
p
表示热电联产机组的电热比；η
hh
表示燃料电池的热回收效率；是t时刻j区域的热负荷，单位为兆瓦；跨区传输容量约束条件为：跨区传输容量约束条件为：跨区传输容量约束条件为：f
l
表示电力传输线l的传输容量上限，f
l
恒大于0；f
g
表示管道g的传输容量上限，当f
g
≥0时，满足约束当f
g
＜0时，满足约束5.根据权利要求1所述的一种氢-电耦合多能源跨区域优化配置方法，其特征在于，所述s1中，通过energyplus软件仿真出当前区域的电需求和热需求。6.一种氢-电耦合多能源跨区域优化配置系统，其特征在于，包括区域仿真模块、模型构建模块、目标函数和约束条件构建模块和优化调度模块；区域仿真模块，用于获取当前区域的环境数据和用能需求数据，仿真出当前区域的电需求和热需求；模型构建模块，用于构建跨区域氢-电耦合多能源储能系统的数学模型；目标函数和约束条件构建模块，确定多能源跨区域优化配置的目标函数和系统平衡约束条件；优化调度模块，用于采用优化算法对目标函数进行求解，得到最优调度策略。7.根据权利要求6所述的一种跨区域氢-电耦合多能源储能系统，其特征在于，包括火电单元、可再生能源单元、热电联产机组单元、电解槽、蓄电池单元、第一用能侧单元、余热回收单元、燃料电池单元、氢气存储单元、电网、氢供应链和第二用能侧；所述热电联产单元、可再生能源单元和火电单元产生的电力一路输送至第一用能侧单元，一路输送至蓄电池单元，一路输送至电解槽单元，一路通过电网输送至第二用能侧单元，热电联产单元、可再生能源单元和火电单元产生的热力输送至第一用能侧单元；所述电解槽单元将产生的氢气输送至氢气存储单元，所述氢气存储单元将氢气一路依次输送至燃料电池单元和余热回收单元，另一路通过氢供链输送至第二用能侧单元；所述燃料电池单元和余热回收单元分别将产生的电力和热能输送至第一用能侧单元。
8.一种终端设备，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，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任一项所述方法的步骤。9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种氢-电耦合多能源跨区域优化配置方法及系统，收集当前天气数据及区域的用能需求数据，仿真出区域的电需求和热需求数据；构建跨区氢-电耦合多能源储能系统的数学模型；确定多能源跨区域优化配置的目标函数和系统平衡约束条件；根据得到的数据对跨区氢-电耦合多能源储能系统进行优化计算，得到最优的储能配置，实现跨区域能源分配，能够跨区域满足用户的电、热需求，消纳可再生能源的稳定性，使可再生能源与负荷的时空更匹配，提高可再生能源的利用效率，本方法利用氢-电耦合储能的互补，针对区域的热负荷、可再生能源出力及电负荷特性，给出最优的储能配置，更好的发挥储能的作用，解决高比例可再生能源区域的弃电高的问题。的弃电高的问题。的弃电高的问题。


技术研发人员：吴江 程延 徐占伯 王佳华 王超 管晓宏
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2022/5/10