买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

龙图腾网恭喜南京师范大学;东南大学申请的专利一种电-混氢天然气耦合综合能源系统运行优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115099063B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210869320.5，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权一种电-混氢天然气耦合综合能源系统运行优化方法是由邱玥;周苏洋;顾伟;陆于平设计研发完成，并于2022-07-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种电-混氢天然气耦合综合能源系统运行优化方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种电‑混氢天然气耦合综合能源系统运行优化方法，属于综合能源系统运行技术领域；优化方法包括：建立计及掺氢比影响的混氢天然气网络模型；建立混氢天然气站模型；建立电‑混氢天然气耦合综合能源系统优化调度模型；采用二阶锥松弛和分段线性化将原本的混合整数非凸二次约束规划模型转化为二阶锥松弛模型；提出了一种基于凹凸过程法和边界收紧法的罚函数模型，以及一种迭代算法求解电‑混氢天然气耦合综合能源系统优化调度模型；并通过建立改进的气网管段压降方程和改进的气网管段管存方程，考虑往天然气网络中掺氢对于流体动力学性质的影响，构建了改进的混氢天然气网络稳态模型。

本发明授权一种电-混氢天然气耦合综合能源系统运行优化方法在权利要求书中公布了：1.一种电-混氢天然气耦合综合能源系统运行优化方法，其特征在于，包括：S1，建立计及掺氢比影响的混氢天然气网络模型；S2，建立包括可再生能源、电解槽、压缩机、储氢罐、甲烷反应器、混气装置在内混氢天然气站模型；S3，建立电-混氢天然气耦合综合能源系统优化调度模型；S4，采用二阶锥松弛和分段线性化将原本的混合整数非凸二次约束规划模型转化为二阶锥松弛模型；S5，提出了一种基于凹凸过程法和边界收紧法的罚函数模型，并提出了一种迭代算法求解电-混氢天然气耦合综合能源系统优化调度模型；所述S1中建立混氢天然气网络模型的步骤包括：S11，建立改进的气网管段压降方程： Z＝αp+β3 其中，λ表示气体摩擦因子；M表示气体的摩尔质量，对于混合气体，按照式2来计算；Tem表示温度；D表示管段管径；A表示管段横截面积；α和β分别是对压缩因子和压强的关系进行线性回归得到的一次项和常数项的系数；Lij表示管段ij的长度；pi和pj表示管段ij始端和末端的压强；为管段平均流量，表示为管段入口流量和出口流量的均值；S12，建立改进的气网管段管存方程： 其中，表示管段管存；表示管段气体平均压缩因子；表示管段平均压强；网络中传输气体为混氢天然气时，表示为从而式5转化为式7；所述S2中混氢气天然气站模型的建立步骤包括：S21，建立风机发电和光伏发电的理论电功率输出数学模型： 其中，和Pwt,t为风机发电的理论输出电功率和实际利用电功率；和Ppv,t分别为光伏发电的理论输出电功率和实际利用电功率；ηwt表示风机的发电效率；ρair表示空气密度；Nwt为风机安装数量；Rwt为风机叶片半径；ut为t时刻的风速；为太阳辐照强度；θpv为光伏面板倾角，；ηMPPT为MPPT控制器效率；ηpv为光伏面板发电效率；Apv为光伏面板安装面积；S22，建立电解槽运行状态数学模型： 其中，Capelz为电解槽的安装容量；Pelz,t为电解槽的输入电功率；ηelz为电解槽转换效率；LHVH和LHVNG为氢气和天然气的低位热值；ηmr为甲烷反应器的转换效率；为从电解槽输出注入甲烷反应器的氢气流量；为从电解槽输出注入储氢罐的氢气流量；为从电解槽输出直接注入混氢装置的氢气流量；S23，建立压缩机运行状态数学模型： 其中，Capcp为压缩机的安装容量；Pcp,t为压缩机的输入电功率；γcp为压缩机耗电功率与压缩氢气流量的比值；S24，建立储氢罐运行状态数学模型：Shs,1＝Shs,T＝0.5·Caphs16 其中，Caphs为储氢罐的容量；Shs,t为储氢罐的储气量；为储氢罐的注采气流量，为从储氢罐中采出注入甲烷反应器的氢气流量；为从储氢罐中采出注入混气装置的氢气流量；ηhs,chdis为储氢罐的注采气效率；σhs为储氢罐的自身损耗系数；μhs,minmax为储氢罐的最小最大储气比例；γhs,chdis为储氢罐注采气倍率；S25，建立甲烷反应器运行状态数学模型： 其中，Capmr为甲烷反应器的容量；γmr为甲烷反应器耗电功率与甲烷化氢气流量的比值；S26，建立混气装置运行状态数学模型 其中，和分别表示注入混气装置的氢气和天然气总量；是向天然气长输线购买的天然气流量；所述S3中，建立优化调度模型的步骤包括：S31，建立电-混氢天然气耦合综合能源系统优化调度的目标函数： 其中，CNG,t是电-混氢天然气耦合综合能源系统在t时刻的天然气购气费用；是t时刻因混氢天然气中天然气组分产生的碳排费用；是t时刻弃风弃光产生的惩罚费用；Com,t是t时刻的运维费用；Cwheel,t是t时刻混氢天然气站向多能流网络传输电能需要向公共电网支付的过网费；Pgrid,t表示t时刻混氢天然气站向多能流网络传输的电功率；是天然气在t时刻的购买价格；是混氢天然气中天然气组分需缴纳的单位碳排费用；和分别是弃风和弃光需要支付的单位惩罚费用；和分别是燃气轮机、风机、光伏、电解槽、甲烷反应器、储氢罐和混气装置的单位运维成本，是混氢天然气站向多能流网络传输电能需要向公共电网支付的单位过网费；S32，建立电-混氢天然气耦合综合能源系统优化调度的约束条件；S33，获得电-混氢天然气耦合综合能源系统优化调度模型；建立S32中约束条件的步骤包括：S321，建立混氢天然气站内设备运行状态约束；包括：风机发电和光伏发电功率约束、电解槽运行状态约束、压缩机运行状态约束、甲烷反应器运行状态约束以及混气装置运行状态约束；S322，建立电-混氢天然气耦合综合能源系统的多能流平衡约束；混氢站内电力平衡约束： 混气装置输入输出能量平衡约束： 其中，qw,t是注入混氢天然气网络气源节点的混氢天然气流量；S323，建立电-混氢天然气耦合综合能源系统的购气流量约束和借助公共电网传输电能的容量约束： 其中，和Pgrid,max分别是购气流量上限和电能传输的容量上限；S324：建立电-混氢天然气耦合综合能源系统中混氢天然气网络约束，具体包括：改进的管段压降方程、改进的管段管存方程、节点流量平衡约束、气源注入流量约束、管存充放平衡约束以及管存周期性恢复约束；节点流量平衡约束： 其中，qgt,t表示与节点i相连的燃气轮机耗气量，表示气负荷；气源注入流量约束： 其中，qw,t表示气源节点在t时刻的购气流量；qw,min和qw,max表示购气流量的最小值和最大值；管存充放平衡约束： 管存周期性恢复约束： S325，建立电-混氢天然气耦合综合能源系统中电力网络潮流约束；包括：节点功率平衡约束： 其中，Fnl,t表示与节点n相连的线路nl上的潮流；Pgt,t表示与节点n相连的燃气轮机输出电功率；表示电力网络中节点n处的电负荷；有功功率与节点电压相角关系： θn,t和θl,t表示节点n和l的电压相角；Xnl表示线路nl的电抗；线路潮流上下限约束： S326，建立电-混氢天然气耦合综合能源系统中燃气轮机运行状态约束： 其中，表示燃气轮机最小出力；Capgt表示燃气轮机装机容量，表示燃气轮机爬坡速率的最大值；所述S33中，电-混氢天然气耦合综合能源系统优化调度模型为： 所述S4中模型转化步骤为：S41，采用二阶锥松弛处理电-混氢天然气耦合综合能源系统优化调度模型中的双线性项：对式1中的进行二阶锥松弛： 对式7中的和进行二阶锥松弛： 其中，θ和是二阶锥松弛的辅助变量；ζ是为了避免数值问题所引入的辅助参数；S42，采用分段线性化处理电-混氢天然气耦合综合能源系统优化调度模型中的对数项：针对式1中的lnp，将节点压强p在区间[pmin,pmax]上均匀分为Np段，间隔为dp： S43，采用麦考密克包络减少步骤S41中对双线性项进行二阶锥松弛所产生的误差： 其中，和是管段管存的最小值和最大值；pmin和pmax是节点压强的最小值和最大值；和是管段流量的最小值和最大值；S44，获得二阶锥松弛模型： 所述S5中的罚函数模型建立的步骤包括：S511，通过考虑惩罚项来计及二阶锥松弛模型中忽略的非凸约束，获得电-混氢天然气耦合综合能源系统优化调度的罚函数模型；二阶锥松弛模型中使用式48和49代替原有的二次等式约束，没有考虑非凸约束： 以非凸约束式53中的第一个不等式为例，该约束视作一个线性函数和一个凸函数的差： 对于凸函数需满足约束55： 其中，表示在点处的切平面；和 分别是在点处对和p的偏导；因此，式54被松弛为式56： 其中，s为松弛变量；式53的松弛形式如式57所示： 二阶锥松弛模型能够被改进为罚函数模型，如式58所示： 其中，κk表示在第k次迭代过程中的惩罚项系数；S512，采用边界收紧法确定罚函数模型中对数项分段线性化区间的边界取值；利用迭代算法求解电-混氢天然气耦合综合能源系统优化调度模型的步骤包括：S522，求解二阶锥松弛模型，并获得初始解S523，基于当前解建立罚函数模型；S524，求解罚函数模型，获得最优解S525，计算收敛判据GAP1，GAP2和GAP3；S526，判断是否满足收敛条件[GAP1≤δ1∪GAP2≤δ1]∩GAP3≤δ3＝1，若满足，则结束迭代，输出最优解否则进入S527；S527，更新当前解：pk+1＝p*,qk+1＝q*,S528，更新惩罚项系数和边界收紧法的控制参数：κk+1＝min{μκk,κmax}，pk+1min，pk+1max；S529，更新k＝k+1，并进入步骤S523。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人南京师范大学;东南大学，其通讯地址为：210097 江苏省南京市文苑路1号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。