申请/专利权人：华北电力大学

申请日：2022-05-17

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN115115087B

主分类号：G06Q10/0631

分类号：G06Q10/0631;G06Q50/06;G06F18/23213

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2022.10.18#实质审查的生效;2022.09.27#公开

摘要：本发明公开了一种考虑氢燃料汽车与氢储能的虚拟电厂协调调度方法，包括以下步骤：基于道路的历史数据，计算氢能源汽车加氢的时间和所需燃料量；构建氢储能系统电解槽、燃料电池和储氢罐模型；对风光出力采用基于自回归滑动平均模型进行场景生成并采用K‑means聚类算法进行聚类，生成若干个典型场景；以期望经济效益最大化为目标，构建虚拟电厂调度模型的目标函数。对比分析氢储能是否参与虚拟电厂调度和虚拟电厂是否参与旋转备用市场、调峰市场和碳排放权交易对收益和调度结果的影响；以夏季和冬季典型日风光出力生成场景集并代入模型进行优化调度，分析虚拟电厂调度优化情况。

主权项：1.一种考虑氢燃料汽车与氢储能的虚拟电厂协调调度方法，所述虚拟电厂包括风电机组、光伏电站、CHP机组、氢储能系统和热储能单元，所述氢储能系统包括电解槽、HFC和储氢罐，其中，风电机组、光伏电站、CHP机组和外接电网共同为氢储能系统提供电解水制氢的电能和向外界支持电负荷，外部的天然气市场为CHP机组提供燃料，氢储能系统向外支持氢负荷；HFC、CHP机组和热储能单元共同支持热负荷；其特征在于，所述调度方法包括以下步骤：步骤1、构建考虑与路网耦合的氢燃料汽车所需氢负荷的预测模型，所述氢燃料汽车的形式线路是从加氢站到其他多个地点的行驶路线；根据氢燃料汽车到达加氢站时间和剩余燃料量得到燃料需求量；步骤S11、计算氢燃料汽车到达加氢地点的时间：假设HV由聚合器控制，加氢站位于HV线路起始站点，当车辆n跑完第k次循环返回起始站点，由聚合器获取其到达时间和剩余燃料量则根据式2-4所示计算方法进行计算： 其中，vt为t时段道路i的汽车平均行驶速度，与道路等级、时间及道路车流量因素密切相关；λ1、λ2、λ3和β为回归参数与修正系数，随道路等级变化；v0为各等级道路的设计车速；Ft为t时段道路的车流量；F0为为道路的设计通行车流量；D为车辆行驶过程中途径公交站点数量；为车辆n初始时间；Di,d为途中第d-1个站点至第d个站点的道路距离；Δtd-1为在第d-1个站点停车等待的时间；为车辆n初始燃料量，采用蒙特卡洛模拟进行仿真，生成初始燃料随机数；l为车辆路线的距离；Δm为HV每公里氢耗量；η为汽车非正常行驶状态下的能耗系数，包括启动加速以及刹车期间发动机所需的负荷功导致的能量损失；步骤S12、计算氢燃料汽车氢负荷需求总量：当剩余燃料小于一定值时，则在到达加氢站后进行加氢，HV加氢状态判断如式5、6所示： 其中，mset为HV的燃料阈值；表示第n辆HV在第k次循环结束的t时段需要加氢；为t时段氢燃料汽车的燃料需求总量；N为氢燃料汽车的数量；为氢燃料汽车的储氢瓶含量；步骤2、构建包含电解槽、储氢罐和氢燃料电池的氢储能系统模型，包括电解槽、储氢罐和燃料电池设备的模型以及系统整体的模型；步骤S21、构建电解槽模型：设定电解槽单位电量产氢率为ηPtH，则电解槽t时段的产氢气量被表示为产氢率ηPtH和输入电功率的乘积，如式7所示： 步骤S22、构建氢燃料电池模型:氢燃料电池的发电和产热功率分别由消耗氢气量和氢燃料电池温度THFC决定，将氢燃料电池的模型表示为如式8所示： 其中，Ener为能斯特电压；ηact、ηohm、ηcon分别为活化极化、欧姆和浓差损耗；F、MH2分别为法拉第常数和氢气摩尔质量；ηHFCh为氢燃料电池的产热效率；为总功率；步骤S23、构建储氢罐模型：储氢罐储存电解槽生成的氢气，为氢燃料电池提供氢气，给氢燃料汽车补充燃料获得利润，将储氢罐中的氢气质量表示为如式9所示： 式9中，为t时段储氢罐中氢气的质量；为t时段电解槽的产氢量；为t时段氢燃料电池的耗氢量；为t时段HV的氢气需求量；步骤S24、构建氢储能系统模型：将氢储能系统整体的模型表示为如式10所示： 式中，为氢储能系统整体的输出功率；布尔变量分别表示t时段氢储能电解槽和氢燃料电池工作状态；步骤3、采用自回归滑动平均模型和k-means聚类方法生成风光典型出力场景集；步骤4、以期望经济效益最大化为目标，构建虚拟电厂调度模型的目标函数，如式1所示： 式1中，Is,iX0、Cs,iX0分别为场景s下各项运行收益和成本指标函数，X0为优化变量；所述目标函数采用系统运行集约束，包括虚拟电厂整体运行约束和设备运行约束；步骤5、以夏季和冬季典型日的风、光出力生成场景集，代入虚拟电厂模型进行优化调度。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 华北电力大学 一种考虑氢燃料汽车与氢储能的虚拟电厂协调调度方法

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