[发明专利]一种电氢热融合微网的半实物仿真系统设计方法

说明书

本发明公开了一种电氢热融合微网的半实物仿真系统设计方法，针对目前对电氢热融合微网的运行优化性能，缺乏有效的验证手段，本发明将仿真模型和物理装置进行合理耦合，对实际物理装置采用缩放方法进行控制，从而构建电氢热融合微网的半实物仿真系统；同时，以系统的初始建设成本、运行维护成本、购/售电成本和环境成本构成的总成本最低为优化目标，考虑系统及设备运行约束，提出基于半实物仿真的优化控制，并采用差分进化混合粒子群算法进行求解。采用本发明的技术方案，最大限度的模拟系统实际运行工况，并保证系统具备较高的灵活可控性。

技术领域

本发明属于多能互补系统运行优化领域，更具体地，涉及一种电氢热融合微网的半实物仿真系统设计方法。

背景技术

面对能源危机和环境污染问题，分布式可再生能源得到大规模利用。然而，基于可再生能源的分布式发电具有随机波动性，直接并网会影响公共电网的安全稳定，因此微网作为一种有效解决方式被提出。随着高比例不确定性可再生能源的大规模利用和制氢技术的不断发展，将光伏、风力发电经电解水装置制氢，进行存储和利用，有望实现终端电能替代与能源消纳清洁化。与传统电力系统相比，以电为核心的电氢热融合微网能够降低能耗、减少污染，保证能源的经济、高效和可靠供应。

目前，国内外对电氢热融合微网的运行优化性能，缺乏有效的验证手段。通过纯数学仿真进行研究，仿真步长的选取会影响模型的建立与精度，不能反映实际系统的运行工况；若通过纯物理装置开展实验研究，需要较长的研发周期和高昂的研发费用，且系统灵活可控性较差，无法实现物理系统的实时调整。将仿真模型与物理装置有机结合的半实物仿真技术，能够最大限度的反映实际系统运行优化状况，同时保留部分仿真验证的灵活可控性。

发明内容

本发明目的在于针对已有技术的不足，提供一种电氢热融合微网的半实物仿真系统设计方法，将仿真模型和物理装置进行有效耦合，构建基于半实物仿真的电氢热融合微网，最大限度的模拟系统实际运行工况，并保证系统具备较高的灵活可控性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电氢热融合微网的半实物仿真系统设计方法，包括以下步骤：

步骤1、将仿真模型和实际物理装置进行合理耦合，对实际物理装置采用缩放方法进行控制，构建电氢热融合微网的半实物仿真系统；

步骤2、构建电氢热融合微网的运行优化模型，同时采用差分进化混合粒子群算法对运行优化模型进行求解，实现对所述半实物仿真系统的优化控制；

步骤3：搭建基于LabVIEW的本地监控平台以及远程监控平台对优化结果进行实时展示。

作为优选，步骤1中，将电网模拟器、光伏模拟器、负载模拟器、电池模拟器、风机模拟器通过物理装置多端口变换器连接并组成物理平台。

作为优选，步骤1中，采用标幺值应用缩放方法对物理装置进行控制，以使半实物仿真系统的应用不会受限于物理装置固定的电压/功率等级。

作为优选，步骤2中运行优化模型，以半实物仿真系统总成本最低、且考虑半实物仿真系统及其设备运行约束。

作为优选，以半实物仿真系统总成本最低由初始建设成本、运行维护成本、购/售电成本和环境成本构成，目标函数如下：

其中，f为微网日运行总成本；f_con为初始建设成本；f_ope为设备的固定日运行维护费用；f_buy为购/售电费用；表示环境成本，为电网购电所产生的排放物治理费；

系统初始建设成本，具体表达式为