与配电网和交通网耦合的制氢加氢站点的布点优化方法与流程

本技术属于加氢制氢站布点优化，尤其涉及一种与配电网和交通网耦合的制氢加氢站点的布点优化方法。

背景技术：

1、随着全球能源危机与环境污染问题的日益严重，一种以氢气为基础的技术在全球范围内掀起了新一轮的能源革命浪潮。作为集生产氢气与满足氢燃料汽车(fuel cellvehicle，fcv)加氢需求为一体的新型设施，制氢加氢是氢能经济未来重要的竞争点和研究方向。

2、制氢加氢站(hydrogen producing and refueling stations，hprs)接入电网后会对电网运行带来一定程度的冲击，因此在考虑其布点优化策略时需要侧重考虑其对配电网的影响。在其制氢时间段会对接入节点的电压造成波动，其次制氢加氢站作为一个大型负荷，在运行时会对配电网的潮流分布和网损产生影响，且制氢加氢站在交通网络交通网中的交通流量和服务范围也会因为制氢加氢站布点位置的不同而存在差异。

3、并且，区别于电动汽车充电站的布局，制氢加氢站因氢能的安全性要求和化学特性，在布点优化策略中不仅要考虑经济性、电网互动等，还需重点考虑周围住户的接受程度，目前亟需一种考虑到经济性、与配电网和交通网相耦合以及周围住户的接受程度的与配电网和交通网耦合的制氢加氢站点的管理方法。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本技术实施例提供了一种与配电网和交通网耦合的制氢加氢站点的布点优化方法，能够有效减少氢制氢站在制氢时段对电网的影响，并保证氢制氢站在满足路网约束条件的同时考虑用户的心理因素，使用户对于布点优化策略的接受程度最大化。

2、本技术是通过如下技术方案实现的：

3、第一方面，本技术实施例提供了一种与配电网和交通网耦合的制氢加氢站点的布点优化方法，包括：

4、收集储能系统的状态信息和用户的对制氢加氢站点的布点的满意度信息；储能系统的状态信息表征该系统的运行情况；

5、建立氢燃料汽车在交通网中的加氢逻辑规则，并基于加氢逻辑规则建立扩展后的交通网；

6、基于储能系统的状态信息、满意度信息、扩展后的交通网的交通流量和储能系统的交流潮流，建立路、电和心理的联合布点模型；

7、对联合布点模型中的氢加氢站点的布点设置权重，再迭代求解联合布点模型，获得制氢加氢站点的布点优化结果。

8、在一种可能的实现方式中，建立氢燃料汽车在交通网中的加氢逻辑规则，包括：

9、任意两个相邻加氢制氢站之间的最短距离小于氢燃料汽车的额定行驶里程；

10、在任意一段路程的起点处和终点处，氢燃料汽车的储氢瓶储存预定量的氢气；预定量的氢气用于使氢燃料汽车在任意一段路程中从起点到达第一个加氢制氢站，以及使氢燃料汽车在任意一段路程中从最后一个加氢制氢站到达终点。

11、在一种可能的实现方式中，基于加氢逻辑规则建立扩展后的交通网，包括：

12、建立初始交通网，初始交通网包括节点、弧和多条路径；其中，节点表示氢燃料汽车的行驶地点，路径为任意两个节点间的具有最短行驶距离的第一行车方案，弧为任意两个节点间除第一行车方案以外的其它行车方案；

13、利用网络扩展技术增加初始交通网的节点和弧，将加氢逻辑规则应用到初始交通网的每一条路径，获得扩展后的交通网的弧集合。

14、在一种可能的实现方式中，路、电和心理的联合布点模型的表达式为：

15、

16、其中，s1、s2……s6为路、电和心理的联合布点模型各分项指标；s1为电压偏差，s2为交流线有功功率裕度，s3为整体网损，s4为加氢制氢站捕获的交通流量，s5为加氢制氢站的服务范围的倒数，s6为用户满意度；k1、k2……k6为上述各分项指标对应的权重系数；其中，为指标电网的设备过载率，为故障态k下未开断支路f的故障态潮流，为支路e的开断支路的原始态潮流。

17、在一种可能的实现方式中，加氢制氢站捕获的交通流量s4的表达式为：

18、

19、其中，fu为线路起点u的车辆权重系数，fv为线路终点v的车辆权重系数，duv为交通路网中路径uv的长度，njt为路网总节点；

20、加氢制氢站的服务范围的表达式为：

21、

22、其中，m为制氢加氢站数量，sm为第m个制氢加氢站对用户吸引力，s5为制氢加氢站服务范围的倒数，s5越小，服务范围越大；pm为第m个制氢加氢站功率；λu为节点u影响因素权重；dl为fcv到达制氢加氢站路径l的长度，l∈l，l为交通路径集合；efcv为单位距离耗氢量；jfcv为制氢加氢站的氢价。

23、在一种可能的实现方式中，用户满意度s6的表达式为：

24、

25、其中，snum制氢加氢站点的数量对于用户满意度的影响；sljd为邻近度对于用户满意度的影响；为数量因素在用户满意度中的权重。

26、在一种可能的实现方式中，路、电和心理的联合布点模型的约束包括电力-交通网的耦合约束；

27、电力-交通网的耦合约束的表达式为：

28、

29、其中，为交通网中节点u处制氢加氢站点第d天t时刻消耗的有功功率；为电力网中节点i处制氢加氢站点第d天t时刻消耗的有功功率；pit,d、qit,d分别为第d天t时刻节点i处负荷的有功和无功功率；分别为电力网中i节点初始负荷有功和无功功率；为制氢加氢站点所选压缩机的额定功率。

30、第二方面，本技术实施例提供了一种与配电网和交通网耦合的制氢加氢站点的储能系统，包括：电力系统、氢能系统、能量管理单元和控制单元；

31、电力系统包括发电单元、并网单元和蓄电池单元，用于分配功率；

32、氢能系统包括电解池单元、氢气存储运输单元和燃料电池单元，用于进行储能；

33、能量管理单元用于执行如第一方面中所述的与配电网和交通网耦合的制氢加氢站点的布点优化方法的步骤，并基于布点优化结果发出控制信息；

34、控制单元用于将控制信息作用于电力系统和氢能系统。

35、在一种可能的实现方式中，能量管理单元包括状态信息收集模块、交通网建立模块、路、电和心理的联合布点模型建立模块和求解模块；

36、状态信息收集模块，用于收集储能系统的状态信息和用户的对制氢加氢站点的布点的满意度信息；储能系统的状态信息表征该系统的运行情况；

37、交通网建立模块，用于建立氢燃料汽车在交通网中的加氢逻辑规则，并基于加氢逻辑规则建立交通网；

38、路、电和心理的联合布点模型建立模块，用于基于储能系统的状态信息、满意度信息、扩展后的交通网的交通流量和储能系统的交流潮流，建立路、电和心理的联合布点模型；

39、求解模块，用于对联合布点模型中的氢加氢站点的布点设置权重，再迭代求解联合布点模型，获得制氢加氢站点的布点优化结果。

40、在一种可能的实现方式中，控制单元包括第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器；

41、第一控制器，用于在发电单元出现弃电或缺电时，选择并网运行，向电网售电或购电；第一控制器在离网状态下处于常闭状态；

42、第二控制器，用于控制发电单元向蓄电池单元充电，以及蓄电池单元向并网单元放电；

43、第三控制器，用于在发电单元的发电量过剩时启动电解池单元，将电能转化为氢能存储于氢气存储运输单元中；

44、第四控制器，用于在用户侧出现预设量电能缺额时，启动燃料电池单元，为用户侧提供电能。

45、本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

46、本技术实施例，通过将hprs、用户的对制氢加氢站点的布点的满意度信息、配电网和交通网耦合网络规划相结合，通过层次分析法协调优化各影响元素在联合布点模型中的比重，对模型进行求解，获得了hprs布点优化策略，有效减少hprs在制氢时段对电网的影响，并保证hprs在满足路网约束条件的同时考虑用户的心理因素，使用户对于布点优化策略的接受程度最大化，便于方案的实施。

47、上述第二方面的有益效果参见第一方面的有益效果，此处不再赘述。

48、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。