(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210660798.7 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 申请人 国网新疆电力有限公司乌鲁 木齐供 电公司　 国家电网有限公司 (72)发明人 孙子茹　艾芊　殷爽睿　 居来提·阿不力孜 　李大立　何峰　 袁少伟　张怀德　李宇翔　姜杰　 胡可涵　彭建　 (74)专利代理 机构 上海旭诚知识产权代理有限 公司 312 20 专利代理师 郑立(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能 源系统优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑季节性氢储和燃氢 轮机利用的综合能源系统优化方法， 包括以下步 骤： 步骤1、 提供含碳流的多能耦合综合能源系 统， 所述综合能源系统包括风电、 光伏、 水电、 火 电机组、 传统燃气机组、 混合燃料燃气机组、 电解 水装置、 储氢装置、 氢气甲烷化装置、 碳捕集 ‑封 存装置、 吸收式制冷机、 电制冷设备、 燃气锅炉； 步骤2、 建立以系统改造升级成本、 运行成本以及 惩罚成本综合最小为目标函数的综合能源系统 双层规划 ‑运行模型； 步骤3、 利用改进差分进化 算法进行求解， 达到配置最优设备容量的同时优 化不同机组运行策略。 本发明解决了可再生能源 出力和负荷需求在中长时间尺度上具有季节性 倒挂的问题， 提供了一种更好的氢电耦合方式。 权利要求书6页 说明书16页 附图2页 CN 114996952 A 2022.09.02 CN 114996952 A 1.一种考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法， 其特征在于， 所述 方法包括以下步骤： 步骤1、 提供含碳流的多能耦合综合能源系统， 所述综合能源系统包括风电、 光伏、 水 电、 火电机组、 传统燃气 机组、 混合燃料燃气 机组、 电解水装置、 储氢装置、 氢气甲烷化装置、 碳捕集‑封存装置、 吸收式制冷机、 电制冷设备、 燃气锅炉； 步骤2、 建立以系统改造升级成本、 运行成本以及惩罚成本综合最小为目标函数的综合 能源系统双 层规划‑运行模型； 步骤3、 利用改进差分进化算法进行求解， 达到配置最优设备容量的同时优化不同机组 运行策略。 2.如权利要求1所述的考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法， 其 特征在于， 所述 步骤1中所述电解水装置能量 转换模型为： 式中， 分别是电解水装置在t时刻的耗电功率、 产氢容量、 产热 功率， 为电解水装置电制氢效率和余热利用效率， 为电‑氢气折算单位换算系 数， 为氢气燃烧热值142500kJ/m3， 表示电解水装置最大制氢容量， α 为千瓦与 千焦 每小时的转换系数 取3600。 3.如权利要求1所述的考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法， 其 特征在于， 所述 步骤1中所述储氢装置采用季节性储氢 方式， 其约束模型为： Sshs(0)＝0.5Qshs                (8) 0≤Sshs(t)≤Qshs                (10) 式中， 分别表示在t时刻储氢装置储存和释放的功率， 分 别表示在t时刻充入和放出的0 ‑1状态量， Vshs‑max表示储氢装置最大功率， Qshs表示储氢装置 最大容量， Sshs(0)、 Sshs(t)、 Sshs(t‑1)分别为储氢装置存储能量初始值、 t时刻剩余能量、 t ‑1 时刻剩余能量， 分别表示储氢装置充入和放出的效率， △t表示储氢装置充放的单 位时间。 4.如权利要求1所述的考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法， 其 特征在于， 所述 步骤1中所述氢气甲烷 化能量转换模型为：权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 114996952 A 2ξe‑gas＝Qgas/α                 (13) 式中， 表示在t时刻氢气甲烷化容量以及氢气甲烷化反应过程余热的功 率， 分别表示在t时刻氢气甲烷化消 耗的氢气量和 二氧化碳量， ω1表示反 应过程中二氧化碳气体混入比例， 表示氢气制甲烷的甲烷和热能转换效率， 为氢气甲烷化装置的最大容量， ξe‑gas为电‑天然气折算单位换算系数， Qgas为天然气 燃烧热值3 3486.8kJ/m3。 5.如权利要求1所述的考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法， 其 特征在于， 所述步骤2中建立的综合能源系统双层规划 ‑运行模型包括上层规划投资成本目 标函数和下层运行优化成本目标函数； 所述上层规划投资成本为： λcrf＝r·(1+r)y/((1+r)y‑1)             (17) 式中， Cinv表示上层规划投资成本， 分别为混合燃料的燃气 机组改造升级、 电解水装置、 储氢装置功率、 储氢装置容量、 氢气甲烷化装置的单位容量投 资成本； Pgt‑max、 Vshs‑max、 Qshs、 表示上层规划 模型需求得最优的系统燃气机组 改造升级最大容量、 电解水装置最大制氢容量、 储氢装置最大功率、 储氢装置最大容量、 氢 气甲烷化装置的最大容量， 提供给下层模型优化约束条件； λcrf为资金回收系数， r为年利 率， y为系统设计平均寿命期限； 所述下层运行优化成本包括 运行成本 Cop和惩罚成本 Cpw， 所述运行成本Cop包括燃料成本Copf、 其他装置运行成本Copa和机组启动成本Copu， 其中火 电机组的燃料成本进行分段线性 化处理： Cop＝Copf+Copa+Copu               (18) 权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 114996952 A 3