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申请/专利权人：南京苏逸实业有限公司

摘要：本发明实施例公开了一种电氢综合能源系统鲁棒规划方法、装置、电子设备和介质，该方法包括：获取综合能源系统的历史数据，基于历史数据构建电解槽运行约束和储氢设备运行约束；电解槽运行约束包括电解槽的温度约束；基于电解槽运行约束、储氢设备运行约束和预先建立的初始规划模型确定目标规划模型；其中，目标规划模型用于确定综合能源系统的储氢设备的规划方案。本发明的方法，通过电解槽运行约束和储氢设备运行约束，考虑到了电制氢和热系统需求。结合电解槽运行约束和储氢设备运行约束建立更为全面的目标规划模型，从而通过目标规划模型确定出成本更低、更有效的规划方案，进一步有效降低综合能源系统的总成本。

主权项：1.一种电氢综合能源系统鲁棒规划方法，其特征在于，所述方法包括：获取综合能源系统的历史数据；所述历史数据包括电解槽的工作温度、输出氢功率、输出热功率、输入电功率、热阻、热容和环境温度；基于所述历史数据构建电解槽运行约束和储氢设备运行约束；所述电解槽运行约束包括所述电解槽的温度约束；所述储氢设备运行约束包括储氢设备的储氢量状态切换约束、储氢量约束、充气功率约束和放气功率约束；确定所述电解槽的温度约束为：；；其中，二进制变量表示所述电解槽的状态，当时所述电解槽处于开机状态，当时所述电解槽处于关机状态，表示所述电解槽的工作温度，和分别表示所述电解槽的最低工作温度和最高工作温度，表示s场景下t时刻的环境温度，M是预设的一个正整数，表示s和t可以取任意值；基于所述历史数据构建电解槽运行约束，包括：基于所述输入电功率和预设线性化参数确定所述电解槽的工作温度与输出氢功率的氢功率关系式，和所述电解槽的工作温度与输出热功率的热功率关系式；确定所述电解槽的工作温度与输出氢功率的氢功率关系式为：；其中，表示输出氢功率，和为所述预设线性化参数，表示输入电功率，是t时刻的电解槽的工作温度；确定所述电解槽的工作温度与输出热功率的热功率关系式为：；其中，表示输出热功率，和表示近似电解槽运行区域的预设线性化参数；根据所述氢功率关系式、所述热功率关系式、所述热容、所述热阻和所述环境温度确定所述电解槽的工作温度的时刻变化方程，并根据所述工作温度的时刻变化方程确定所述电解槽的温度约束；基于所述历史数据和所述电解槽的温度约束构建所述电解槽运行约束；所述电解槽运行约束还包括电解槽的基础约束和电解槽的运行功率约束，所述历史数据包括所述电解槽的最低负荷率，基于所述历史数据和所述电解槽的温度约束构建所述电解槽运行约束，包括：基于所述历史数据确定所述电解槽的基础约束；所述基础约束包括电解槽的开关机状态约束、电解槽执行开关机和所处工作状态的逻辑约束和电解槽的故障状态约束；根据预先设定的电解槽开关状态对应的二进制变量和电解槽设备的安装状况对应的二进制变量的乘积、所述电解槽的容量和所述电解槽的最低负荷率确定所述电解槽的运行功率约束为：；其中，表示最低负荷率，二进制变量表示是否安装电解槽设备，当时表示安装电解槽，当时表示不安装电解槽；表示电解槽的容量；基于所述电解槽的温度约束、所述电解槽的基础约束和所述电解槽的运行功率约束构建所述电解槽运行约束，包括：构建所述电解槽的开关机状态约束为：；构建所述电解槽执行开关机和所处工作状态的逻辑约束为：；其中，二进制变量和分别表示电解槽的开机或关机动作，当时，表示在场景s中在t时刻电解槽执行开机，当时，表示在场景s中在t时刻电解槽执行关机；构建所述储氢设备运行约束包括：确定所述充气功率约束为：，所述放气功率约束为：；其中，二进制变量和分别表示在场景s中在t时段内季节性储氢罐SHS的工作状态，当时，表示SHS正在充气；当时，表示SHS正在放气，进制变量表示是否安装SHS，表示SHS的最大功率容量比，表示在场景s中在t时段内季节性储氢设备电网充气功率；表示在场景s中在t时段内季节性储氢设备电网放气功率；表示SHS的容量；确定所述储氢量约束为：；其中，二进制变量表示是否安装SHS，当时表示安装SHS，当时表示不安装SHS；表示在场景s中在t时段内SHS的储氢量；确定所述储氢量状态切换约束为：； ；其中，二进制变量和分别表示在场景s中SHS为打开状态和关闭状态，NT表示调度时间段数；基于所述电解槽运行约束、所述储氢设备运行约束和预先建立的初始规划模型确定目标规划模型；其中，所述目标规划模型用于确定所述综合能源系统的规划方案；所述初始规划模型包括系统能量平衡约束、电力潮流约束、热电联产机组运行约束和不确定因素约束；所述系统能量平衡约束包括电功率平衡约束、热功率平衡约束、冷功率平衡约束和氢气功率平衡约束，所述电功率平衡约束为： ；其中，和分别表示在场景s中，t时段内从电网购入和卖出的电功率，表示风机在场景s中在t时段内的功率，表示光伏在场景s中在t时段内的功率，表示在场景s中在t时段内燃气轮机组GT的电功率，表示在场景s中在t时段内电锅炉EB消耗的功率，分别表示在场景s中在t时段内电池BT充电放电功率，表示在场景s中在t时段内电解槽ED消耗的电功率，表示在场景s中在t时段内电力总负荷，表示在场景s中在t时段内电力的可削减负荷；所述热功率平衡约束为： ；其中，表示在场景s中在t时段内GT的热功率，表示在场景s中在t时段内由热交换器HE回收的由ED生产的热功率，表示EB的效率，表示在场景s中在t时段内储热罐TS充热功率，表示在场景s中在t时段内TS的放热功率，表示在场景s中在t时段吸收式制冷机AC吸收的热功率，表示在场景s中在t时段内热力总负荷；所述冷功率平衡约束为： ； 表示AC的效率，表示在场景s中在t时段内冷力总负荷，表示在场景s中在t时段内冷力的可削减负荷；所述氢气平衡功率约束为： ； 表示在场景s中在t时段生产的氢功率，表示在场景s中在t时段内储氢罐HS充氢功率，表示在场景s中在t时段内HS放氢功率，表示在场景s中在t时段内SHS充氢功率，表示在场景s中在t时段内SHS放氢功率，表示在场景s中在t时段燃气轮机消耗的氢功率；表示在场景s中在t时段内天然气总负荷，表示在场景s中在t时段内天然气的可削减负荷；所述电力潮流约束包括线路潮流约束、各节点的有功功率平衡、各节点的无功功率平衡、电压幅值约束和综合能源系统与电网交互的逻辑约束，计算线路潮流约束如下公式所示： ；其中，和分别表示在场景s中在t时段内母线n和m上的电压幅值的平方；表示线路nm上的电阻，表示线路nm上的电抗；表示在场景s中在t时段内线路nm上的有功潮流；表示在场景s中在t时段内线路nm上的无功潮流；集合Bus表示电网母线的集合，Busn表示与电网母线n相连的母线的集合；所述各节点的有功功率平衡为： ；其中，表示在场景s中在t时段内母线n上的电网自备发电机的有功出力；二进制变量表示母线n上是否存在电氢综合能源系统，当时，表示母线n上存在电氢综合能源系统；当时，表示母线n上不存在电氢综合能源系统；表示在场景s中在t时段内母线n上的有功负荷；所述各节点的无功功率平衡为： ； 表示在场景s中在t时段内线路nm上的无功潮流，表示在场景s中在t时段内母线n上的电网自备发电机的无功出力；二进制变量表示母线n上是否存在电氢综合能源系统；表示在场景s中在t时段内母线n上的无功负荷；表示在场景s中在t时段内电氢综合能源系统的无功出力；所述电压幅值约束为： ；其中，表示电压幅值的最大值，表示电压幅值的最小值；表示在场景s中在t时段内母线m上的电压幅值的平方；所述线路潮流约束为： ； 表示线路nm上的最大视在功率，j是取值在[1,4]之间的整数；综合能源系统与电网交互的逻辑约束为： ；其中，二进制变量和表示在场景s中在t时段内电氢综合能源系统与电网的交互状态，当时表示电氢综合能源系统从电网购电，当时表示电氢综合能源系统向电网卖电；表示电氢综合能源系统与电网交互的最大功率；所述热电联产机组运行约束包括：GT的输入与输出功率之间的关系、GT的输入功率约束、GT的最小开机时间约束和最小关机时间约束、GT的开关机状态约束、GT的开关机次数约束和GT的故障状态约束；所述GT的输入功率约束为： ；其中，表示GT的最小负荷功率；二进制变量表示在场景s中在t时段内GT的开关机状态，当时GT处于开机状态，当时GT处于关机状态；二进制变量表示是否安装GT，当时表示安装GT，当时表示不安装GT，表示GT的容量；GT的最小开机时间约束为： ；其中，表示GT的最小运行时间；二进制变量和分别表示电解槽的开机和关机动作，当时表示在场景s中在t时刻GT执行开机，当时表示在场景s中在t时刻GT执行关机；GT的最小关机时间约束为： ；其中，表示GT的最小关机时间，NT表示调度时间段数；GT的开关机状态约束保证GT不可能同时既开机又关机，具体如下2个公式所示： ； ；GT的开关机次数约束为： ；其中，表示GT的最大开关机次数；GT的故障状态约束表示当GT处于故障状态时，GT不可能处于开机状态，具体为： ；其中，二进制变量用于指示GT是否处于故障状态，当时，表示GT处于故障状态，当时，表示GT处于正常状态；二进制变量表示在场景s中在t时段内GT的开关机状态；所述不确定因素约束包括构建可再生能源与负荷的不确定集合，以及事故约束的不确定集合；所述构建可再生能源不确定集合为： ； 表示可再生能源不确定集合集；可再生能源的实际出力由预测额定值、预测向上偏移量和预测向下偏移量组成；二进制变量和分别用于指示实际出力是向下偏移还是向上偏移；参数用于调节可再生能源不确定集的保守度；负荷的实际值由预测额定值预测向上偏移量和预测向下偏移量组成；构建负荷不确定集合为： ； 表示负荷不确定集合，参数用于调节负荷不确定集合的保守度；构建事故约束的不确定集合为： ；其中，表示事故约束的不确定集合；参数用于调节事故约束不确定集的保守度，二进制变量用于指示电解槽是否处于故障状态；所述历史数据还包括所述综合能源系统的系统设备数据和系统交易数据，所述目标规划模型包括目标函数和所述目标函数的目标约束，基于所述电解槽运行约束、所述储氢设备运行约束和预先建立的初始规划模型确定目标规划模型，包括：基于所述系统设备数据中的设备折现率、设备寿命、场景数量、设备投资信息和设备成本信息确定投资成本为： ；其中，表示投资成本，表示折现率，NL表示设备寿命，、和分别表示可再生能源设备、能量转化设备和储能设备的集合；表示设备的单位投资成本，二进制变量表示是否安装设备，Cap表示设备容量；确定维护成本为：；其中，为维护成本，为运行成本，为负荷削减成本；根据所述系统交易数据中的负荷成本信息和资源消耗成本信息确定交易成本为：；；其中，ND表示一年的天数，NS是场景数量，表示综合能源系统与电网交易的成本，表示综合能源系统与天然气网交易的成本；表示时段t内的购电价格，表示时段t内的售电价格，表示时段t内的天然气价格，表示氢气价格，表示天然气功率，表示氢气功率；表示场景s出现的概率；表示调度时间间隔；基于所述交易成本、所述投资成本和所述初始规划模型的初始目标函数确定所述目标规划模型的目标规划函数为最小化所述投资成本、维护成本和交易成本之和。

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