本申請涉及電力，尤其涉及一種優(yōu)化電解槽電壓功率的風(fēng)光氫系統(tǒng)能量管理方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)階段針對氫能的生產(chǎn)側(cè)重于發(fā)展風(fēng)能、太陽能發(fā)電制氫，利用可再生能源制氫可減少對環(huán)境的污染，具有可持續(xù)性。隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，制氫成本逐年降低。目前新能源制氫成本仍然高于傳統(tǒng)制氫方法，還需不斷優(yōu)化研究。

2、風(fēng)光氫系統(tǒng)中制氫效率的提升是一個降低新能源制氫成本的有效方法，可在相同發(fā)電量工況下生產(chǎn)更多的氫氣，有利于提升系統(tǒng)經(jīng)濟效益。影響電解槽制氫效率的主要因素包括接入點電壓、功率波動，電壓、功率波動會造成電解槽實際制氫功率變化，進而影響電解電流，電解槽電流突變會使電解槽偏離穩(wěn)態(tài)，降低制氫效率。優(yōu)化電解槽接入點電壓、功率波動可有效提升制氫效率。

3、風(fēng)光氫系統(tǒng)現(xiàn)有能量管理側(cè)重于求解算法、優(yōu)化目標(biāo)的完善，忽略了電解槽自身的運行特性。針對包含制氫系統(tǒng)的研究，往往側(cè)重于增加制氫功率，來提升制氫產(chǎn)量。然而電解槽電壓、功率波動均會造成電解電流突變，會使電解槽偏離穩(wěn)態(tài)工況，降低制氫效率。制氫效率的降低會使系統(tǒng)經(jīng)濟效益下降，不利于新能源制氫系統(tǒng)的推廣。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例的目的是提供一種優(yōu)化電解槽電壓功率的風(fēng)光氫系統(tǒng)能量管理方法，用以減少風(fēng)光氫系統(tǒng)中電解槽模塊接入點電壓、功率波動，提升制氫效率。

2、根據(jù)本申請實施例的第一方面，提供一種優(yōu)化電解槽電壓功率的風(fēng)光氫系統(tǒng)能量管理方法，包括：

3、步驟1：獲取風(fēng)光氫系統(tǒng)的光伏有功功率、風(fēng)電有功功率；

4、步驟2：依據(jù)電解槽運行特性，構(gòu)建電解槽模型和制氫效率模型；

5、步驟3：依據(jù)光伏、風(fēng)電和電解槽實際運行，確定約束條件；

6、步驟4：依據(jù)風(fēng)光氫系統(tǒng)優(yōu)化需求，確定風(fēng)光氫系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)；

7、步驟5：獲取風(fēng)光氫系統(tǒng)參數(shù)；

8、步驟6：結(jié)合所述約束條件，依據(jù)強度帕雷托進化算法初始化種群；

9、步驟7：利用所述電解槽模型計算無功功率，結(jié)合種群、光伏有功功率、風(fēng)電有功功率、風(fēng)光氫系統(tǒng)參數(shù)，通過潮流計算確定各節(jié)點有功功率、無功功率、節(jié)點電壓；

10、步驟8：根據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)，結(jié)合風(fēng)光氫系統(tǒng)各節(jié)點有功功率、無功功率、節(jié)點電壓和制氫效率模型，計算風(fēng)光氫系統(tǒng)的目標(biāo)指標(biāo)；

11、步驟9：種群依據(jù)所述目標(biāo)指標(biāo)相互對比，采用強度帕雷托進化算法中刪選原理形成最優(yōu)解集，利用強度帕雷托進化算法中交叉、變異模型重新生成種群；

12、步驟10：判斷所述強度帕雷托進化算法迭代是否達到上限，若達到則執(zhí)行步驟11，若未達到則執(zhí)行步驟7；

13、步驟11：給各目標(biāo)指標(biāo)分配權(quán)重，依據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)乘以權(quán)重計算最優(yōu)解集目標(biāo)適應(yīng)度，選取目標(biāo)適應(yīng)度最小值形成最優(yōu)種群，得到最優(yōu)的能量管理方案。

14、根據(jù)本申請實施例的第二方面，提供一種優(yōu)化電解槽電壓功率的風(fēng)光氫系統(tǒng)能量管理裝置，包括：

15、第一獲取模塊，用于獲取風(fēng)光氫系統(tǒng)的光伏有功功率、風(fēng)電有功功率；

16、模型構(gòu)建模塊，用于依據(jù)電解槽運行特性，構(gòu)建電解槽模型和制氫效率模型；

17、約束條件確定模塊，用于依據(jù)光伏、風(fēng)電和電解槽實際運行，確定約束條件；

18、目標(biāo)函數(shù)確定模塊，用于依據(jù)風(fēng)光氫系統(tǒng)優(yōu)化需求，確定風(fēng)光氫系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)；

19、第二獲取模塊，用于獲取風(fēng)光氫系統(tǒng)參數(shù)；

20、種群初始化模塊，用于結(jié)合所述約束條件，依據(jù)強度帕雷托進化算法初始化種群；

21、第一計算模塊，用于利用所述電解槽模型計算無功功率，結(jié)合種群、光伏有功功率、風(fēng)電有功功率、風(fēng)光氫系統(tǒng)參數(shù)，通過潮流計算確定各節(jié)點有功功率、無功功率、節(jié)點電壓；

22、第二計算模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)，結(jié)合風(fēng)光氫系統(tǒng)各節(jié)點有功功率、無功功率、節(jié)點電壓和制氫效率模型，計算風(fēng)光氫系統(tǒng)的目標(biāo)指標(biāo)；

23、種群重生成模塊，用于種群依據(jù)所述目標(biāo)指標(biāo)相互對比，采用強度帕雷托進化算法中刪選原理形成最優(yōu)解集，利用強度帕雷托進化算法中交叉、變異模型重新生成種群；

24、迭代模塊，用于判斷所述強度帕雷托進化算法迭代是否達到上限，若達到則執(zhí)行方案獲得模塊，若未達到則執(zhí)行第一計算模塊；

25、方案獲得模塊，用于給各目標(biāo)指標(biāo)分配權(quán)重，依據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)乘以權(quán)重計算最優(yōu)解集目標(biāo)適應(yīng)度，選取目標(biāo)適應(yīng)度最小值形成最優(yōu)種群，得到最優(yōu)的能量管理方案。

26、本申請的實施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

27、由上述實施例可知，本申請采用優(yōu)化電解槽模塊接入點電壓、功率的能量管理方法，協(xié)調(diào)風(fēng)光氫系統(tǒng)中光伏模塊、風(fēng)機模塊、儲能模塊、制氫模塊有功功率、無功功率出力，考慮了電壓、功率波動對電解槽制氫影響，減少了電解槽接入點電壓、功率波動，克服了因電壓、功率波動造成的電解槽制氫效率減低問題，兼顧了風(fēng)光氫系統(tǒng)線路損耗，在提高制氫效率的同時盡可能降低損耗，也兼顧了提高制氫產(chǎn)量目標(biāo)，盡可能多的提高制氫功率，進而達到了增加系統(tǒng)收益，降低制氫成本的效果。

28、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。

技術(shù)特征：

1.一種優(yōu)化電解槽電壓功率的風(fēng)光氫系統(tǒng)能量管理方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電解槽模型具體如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述制氫效率模型具體如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述約束條件包括光伏約束條件、風(fēng)電約束條件、電解槽約束條件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)包括電解槽接入點電壓波動、電解槽功率波動、線路損耗、電網(wǎng)功率支撐、制氫量。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，以電解槽接入點電壓波動最小為目標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述風(fēng)光氫系統(tǒng)參數(shù)包括系統(tǒng)額定電壓、線路阻抗、光伏換流器視在功率、風(fēng)機功率因素、電解槽額度功率。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述種群包括光伏無功出力、風(fēng)機無功出力、電解槽有功功率、電解槽接入點電壓變量。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)指標(biāo)包括電網(wǎng)支撐、線損、制氫效率、制氫量。

10.一種優(yōu)化電解槽電壓功率的風(fēng)光氫系統(tǒng)能量管理裝置，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電力領(lǐng)域，公開了一種優(yōu)化電解槽電壓功率的風(fēng)光氫系統(tǒng)能量管理方法及裝置，本發(fā)明能量管理為風(fēng)光氫系統(tǒng)能量管理，所述能量管理方法為通過調(diào)整電網(wǎng)有功功率出力，協(xié)調(diào)光伏、風(fēng)機、電網(wǎng)無功功率，在優(yōu)化線損的同時實現(xiàn)電解槽接入點電壓、功率波動優(yōu)化，進而提升電解槽制氫效率。本發(fā)明的方法可通過優(yōu)化電解槽模塊接入點電壓、功率提升制氫效率，可以通過無功協(xié)調(diào)出力降低線損，可以調(diào)節(jié)電網(wǎng)出力，以提升制氫效率為目的增加出力，進而制取更多氫氣。

技術(shù)研發(fā)人員：年珩,邱昱昆,趙建勇
受保護的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19