一种电-氢复合储能系统最优配置方法及设备

专利主权项内容

1.一种电-氢复合储能系统最优配置方法，其特征在于，包括：步骤1，构建电-氢复合储能系统全生命周期成本最小的目标函数；步骤2，构建电-氢复合储能系统运行约束，包括电-氢复合储能系统充放电功率平衡约束、电化学储能运行约束和氢储能运行约束；步骤3，计算电-氢复合储能系统总充放电功率；步骤4，根据风电功率波动平抑需求，分配电化学储能和氢储能之间的充放电功率；步骤5，制定电-氢复合储能系统最优配置方案：①设定电化学储能额定功率和额定能量的初始值；②设定氢储能燃料电池、电解槽的额定功率初始值和氢储罐额定容量初始值；③结合实际风电功率，根据电-氢复合储能系统总充放电功率、电化学储能和氢储能之间的充放电功率分配方法，得到电化学储能和氢储能充放电时序功率；④计算电-氢复合储能系统全生命周期成本，保存相应的电-氢复合储能系统配置结果；⑤调整氢储能燃料电池、电解槽的额定功率和氢储罐额定容量，若调整结束，则进入步骤⑥，反之，进入步骤③；⑥调整电化学储能的额定功率和额定能量，若调整结束，则进入步骤⑦，反之，进入步骤②；⑦比较不同配置下电-氢复合储能系统的全生命周期成本，将全生命周期成本最小的结果作为电-氢复合储能系统配置方案；R所述电-氢复合储能系统全生命周期成本最小的目标函数，具体为：
(1)
(2)
(3)式中，表示最小化，为等年值下的全生命周期成本，/>为等年值下的配置成本，/>、分别为等年值下的风力发电和电-氢复合储能卖电收益、惩罚成本，/>为等年值下的投资成本，/>为等年值下的运行维护成本，/>为等年值下的替换成本，/>为等年值下的回收成本，/>为电化学储能的额定功率，/>、/>和/>分别为电化学储能额定功率的成本系数、维护运营成本系数和替换成本系数，/>为电化学储能的额定能量，/>、/>和/>分别为电化学储能额定能量的成本系数、维护运营成本系数和替换成本系数，/>为燃料电池的额定功率，/>、/>和/>分别为燃料电池额定功率的成本系数、维护运营成本系数和替换成本系数，/>为电解槽的额定功率，/>、/>和/>分别为电解槽额定功率的成本系数、维护运营成本系数和替换成本系数，/>为储氢罐的额定容量，/>、/>和分别为储氢罐额定容量的成本系数、维护运营成本系数和替换成本系数，/>为贴现率，为运行年限，/>为电解槽启停成本，/>为电解槽启动次数，/>为电池储能系统替换因数，/>为电解槽的替换因数，/>为燃料电池的替换因数，/>为储氢罐的替换因数，为回收系数，/>表示取几个元素的最大值，/>为一年的时间周期，/>为一天的时间周期，/>为时刻分时电价，/>为时刻实际风力发电功率，/>为时刻电-氢复合储能总功率，/>为时刻风力发电预测功率的上限值；/>为时刻风力发电预测功率的下限值；/>为时刻惩罚系数；Rtttttt所述的步骤4，具体为：根据可再生能源功率波动的剧烈程度，分配电化学储能和氢储能之间的充放电功率，以可再生能源功率在相邻时段内变化速率均值和标准差/>表征可再生能源功率在时序上变化的幅度和剧烈度，以可再生能源功率在相邻时段内方向上变化频次的均值/>和标准差/>表征可再生能源功率在方向上变化的频繁程度和变化趋势，/>、/>、/>和分别为/>、/>、/>和/>的判定阈值；若或/>，/>为时刻实际风力发电功率，/>为时刻风力发电预测功率的上限值，/>为时刻风力发电预测功率的下限值，电化学储能和氢储能之间的充放电功率分配方法如下：ttt当、/>、/>和/>时，可再生能源功率在垂直方向上变化不频繁，变化幅度大但有明显的上升或下降的趋势，采用氢储能平抑风电功率波动：a.当时
(13)b.当时
(14)式中，和/>分别为时刻氢储能充电功率和放电功率，/>为时刻电-氢复合储能总功率，/>为电解槽的额定功率，/>为燃料电池的额定功率；tt其它情况时，可再生能源功率在垂直方向上变化频繁，变化幅度大且趋势不明显，采用电化学储能平抑风电功率波动：a.当时
(15)b.当时
(16)式中，和/>分别为时刻电化学储能充电功率和放电功率，/>为电化学储能的额定功率；t若，则电化学储能和氢储能根据其运行状态分配/>。