[发明专利]一种计及柔性负荷的户用氢能系统优化运行方法及装置

说明书

本发明提出了一种计及柔性负荷的户用氢能系统优化运行方法及装置，包括：基于数据采集方法，收集以往家庭负荷信息，对负荷需求和用能分布进行预测；构建基于分布式能源的户用氢能系统的基本结构，建立系统内主要部件的数学模型；以全寿命周期成本最小、家庭用能成本最小为目标建立多目标优化运行模型；利用基于罚函数的多目标粒子群算法求解得出户用氢能系统运行的最优方案。本发明将分布式能源、氢储能系统和柔性负荷进行结合，根据风光出力的不确定性和家庭负荷大小随时间变化的分布情况，通过负荷削减、转移或氢能转化及售卖，保证不同时刻风光出力和家庭用能之间的动态平衡，实现户用氢能系统的供储用一体化运行的同时有效减少了环境污染。

技术领域

本发明属于电力系统优化技术领域，具体涉及一种计及柔性负荷的户用氢能系统优化运行方法及装置。

背景技术

随着化石能源的短缺和环境问题的加重，大力发展可再生能源发电技术以提高能源利用率、减少污染排放成为近年来研究的热点。

电能一般要经过发电、输电、变电、配电等一系列环节才能够到达用户侧使用，在这个过程中，会造成电能的大量浪费，而有时电能供给与用户需求不平衡会使用户侧出现断电的情况。

在一户家庭的屋顶和空地上，安装光伏电池板和风力发电机满足家庭的用能需求，减少对大电网的依赖，实现可再生能源的利用。风能和太阳能在时间和空间上有良好的互补特性，与家庭负荷有一定的匹配性，但其不可控性、间歇性和随机性会引起家庭电能的波动，氢能是极为理想的可持续能源载体，在可再生能源出力富余时将多余电能转化为氢能进行存储，实现风光等能源的友好接入，减少对电网的冲击。同时，可再生能源发电的波动不能保证家庭负荷在任何时刻都可以获得电能支持。因此，需要考虑多种不确定性因素，协调风光出力和负荷功率平衡以实现户用氢能系统的优化运行。

发明内容

为此，本发明提出一种计及柔性负荷的户用氢能系统优化运行方法及装置，通过数据采集技术收集家庭负荷信息，构建户用氢能系统的基本结构及数学模型，在保证风光出力和负荷功率平衡的基础上，以全寿命周期成本和家庭用能成本为目标建立户用氢能的优化运行模型，利用基于罚函数的多目标粒子群算法对优化模型进行求解，得到户用氢能系统的最优运行方案。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种计及柔性负荷的户用氢能系统优化运行方法，包括以下步骤：

步骤1：基于数据采集方法，收集以往家庭负荷信息，对负荷需求和用能分布进行预测，得到相应的负荷曲线；

步骤2：构建户用氢能系统基本结构；

步骤3：建立户用氢能系统数学模型；

步骤4：建立考虑全寿命周期成本和家庭用能成本的户用氢能系统优化运行模型；

步骤5：利用基于罚函数的多目标粒子群算法对优化模型进行求解，得到最优户用氢能系统运行方案。

所述步骤1中，基于数据采集方法，将以往家庭负荷信息分为刚性负荷和柔性负荷，并对负荷用能分布进行预测，得到相应的负荷曲线为：

P_load(t)＝P_b(t)+P_t(t)+P_p(t) (1)

其中，P_load(t)为第t时刻家庭用能总负荷；P_b(t)为第t时刻基础负荷；P_t(t)为第t时刻可转移负荷；P_p(t)为第t时刻可削减负荷。