[发明专利]基于氢燃料电池的综合能源系统运行方法

说明书

一种基于氢燃料电池的综合能源系统运行方法，以电力网络为主体架构，计及氢燃料电池在综合能源系统中的储能功能，建立包含“源‑网‑荷‑储”的综合能源体系，分析其内部能量流动；基于大数据采集方法，采用智能分类的方法，对电、气、热、冷、氢等多类型负荷分布及用能需求进行预测；分别建立光伏输出模型、冷热电联供能源转换模型、氢燃料电池输出模型；建立综合能源系统的电、热、气等能量流动模型；以系统运行成本最低为优化目标，建立优化目标函数，实现系统优化运行。本发明能够灵活调整能源供应、能源消费和能源存储，从而实现综合能源柔性互动以及供需储的纵向一体化。

技术领域

本发明涉及一种基于氢燃料电池的综合能源系统运行方法。

背景技术

伴随我国电力改革的不断深入，能源、电力、用户三者之间的关系日益紧密。能够打通电、气、热、冷等多种能源系统的壁垒，实现能源效率大幅提升的综合能源系统成为了近年来我国能源发展的一个重要领域。

综合能源系统中，终端能源热能占比高达50％，电力的占比只有25％左右，基于氢燃料电池的综合能源系统，通过光伏机组和冷热电联供机组可实现发电、供蒸汽、供热、供冷等多能源供应需求，同时搭配相对电储能更为廉价的蓄热技术，完全可以满足偏热需求的用户需求。同时配套制氢储能、氢气储运以及氢燃料电池机组，可用于热电联供，满足用户电能、热能需求，促进电网与热/冷网互联，实现了清洁电力到清洁气体能源的大规模存储，是解决可再生能源消纳、平抑波动性和间歇性的重要手段之一。基于氢燃料电池的综合能源系统，可实现电网与冷/热网、气网、交通网等多类型能源网络互联互动，对于进一步满足用户负荷需求，推进能源综合高效利用和“清洁替代”，促进可再生能源消纳具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于氢燃料电池的综合能源系统运行方法，该方法综合考虑电王购入电量约束、冷热电联供机组和氢燃料电池热电输出占比，以总体运行成本最低为目标，实现可再生能源耦合电解水制氢、储氢和燃料电池热电联产的综合能源系统的安全经济优化运行。

为实现上述目的，本发明采用如下步骤：

1、采用大数据信息采集方法，收集以往负荷信息，通过智能分类的方法，将负荷信息分为电、热、冷、气等单一类型负荷信息，并对负荷需求和用能分布进行预测，得到相应负荷曲线；

2、建立光伏输出模型、冷热电联供能源转换模型、燃料电池输出模型；

3、建立综合能源系统中的气、电、热能量流动模型；

4、综合考虑从电网购入电量约束、热电联供系统和氢燃料电池储能系统热电输出占比约束，以总体运行成本最低建立优化目标函数，实现综合能源系统的优化运行。

所述步骤1中，将大数据信息采集方法采集的负荷信息分为电、气、冷、热四类，通过智能分类模型，对用能需求及其分布进行分类和趋势预测，得到四类负荷随时间变化的曲线

其中，为用户电负荷，为用户气负荷，为用户冷负荷，为用户热负荷，t为一天的0：00-24：00。

所述步骤2建立的光伏机组输出模型为：

其中，为光伏机组的输出电量、为光伏机组的输出热量，为光伏机组的容量，为光伏机组的发电效率，为光伏机组的发热效率。

所述步骤2建立的冷热电联供能源转换模型为：

其中，P_CCHP(t)为冷热电联供系统的运行功率、为冷热电联供系统的输出电量、为输出热量、为冷热电联供系统的输出冷量，为冷热电联供系统的电效率、为冷热电联供系统的热效率、为冷热电联供系统的冷效率，t为一天的0：00-24：00。一般情况下，冷热电联供系统夏季用于制冷，冬季用于供热。