港区多能源融合系统及其自洽运行方法、设备及介质

本发明涉及多能源融合，具体涉及一种港区多能源融合系统及其自洽运行方法、设备及介质。

背景技术：

1、随着港口行业的快速发展，港区对电能的需求量也随之增大。港区电能主要用于桥吊、龙门吊、堆场照明、船舶用电。同时，港区的地理位置处于海岸边，拥有充足的光照与风能，可再生资源丰富。

2、为了更好的利用港区的可再生资源，现在常常在港区安装风能发电与光伏发电，供应港区电能。然而，现在港区的新能源消纳不足，港区发出的电能与需要消耗的电能不能自洽，严重影响了新能源的利用率。

3、相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，提出了本发明，以解决或至少部分地解决新能源的利用率的技术问题。

2、在第一方面，提供一种港区多能源融合系统，港区多能源融合系统包括直流区域子系统、第一交流区域子系统和第二交流区域子系统；

3、直流区域子系统包括连接于港区内同一条直流母线上且就近放置的直流型新能源发电装置、直流侧储能装置、电解水制氢装置、氢燃料电池和港区内的直流型负载，直流侧储能装置采用由能量型储能装置和功率型储能装置构成的混合型储能装置；

4、第一交流区域子系统包括连接于港区内的第一段交流母线上且就近放置的交流型新能源发电装置、交流侧储能装置和港区内的一部分交流型负载，交流侧储能装置采用功率型储能装置；

5、第二交流区域子系统包括连接于港区内的第二段交流母线上的另一部分交流型负载；

6、直流母线、第一段交流母线与第二段交流母线通过柔性多状态开关互联，以实现直流区域子系统、第一交流区域子系统和第二交流区域子系统的功率均衡。

7、在上述港区多能源融合系统的一个技术方案中，直流型新能源发电装置包括第一直流型新能源发电单元和第二直流型新能源发电单元；

8、第一直流型新能源发电单元连接于直流母线上；

9、第二直流型新能源发电单元连接于第二段交流母线上，且与另一部分交流型负载就近放置；

10、其中，第一直流型新能源发电单元的直流发电功率小于直流区域子系统内直流型负载的最大直流负载功率。

11、在上述港区多能源融合系统的一个技术方案中，直流区域子系统中的直流侧储能装置被去除或者由混合型储能装置替换成能量型储能装置。

12、在上述港区多能源融合系统的一个技术方案中，

13、直流型新能源发电装置包括光伏发电装置；

14、交流型新能源发电装置包括风力放电装置。

15、第二方面，提供一种用于第一方面所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法，所述自洽运行方法包括：

16、根据直流型新能源发电装置的直流发电功率与直流型负载的直流负载功率，配置直流侧储能装置的容量和功率；

17、根据直流发电功率、交流型新能源发电装置的交流发电功率与交流型负载的交流负载功率，配置交流侧储能装置的容量和功率；

18、根据直流发电功率与直流负载功率，配置直流侧储能装置的充放电策略；

19、根据交流发电功率与交流负载功率，配置交流侧储能装置的充放电策略；

20、根据直流发电功率、交流发电功率、直流负载功率与交流负载功率，控制电解水制氢装置的运行功率。

21、在上述港区多能源融合系统的自洽运行方法的一个技术方案中，“根据直流型新能源发电装置的直流发电功率与直流型负载的直流负载功率，配置直流侧储能装置的容量和功率”的步骤具体包括通过下列方式配置直流侧储能装置中能量型储能装置的容量和功率：

22、当直流发电功率大于直流负载功率时，计算预设第一时长内直流型新能源发电装置超发的电量，超发的电量是直流型新能源发电装置发出的电量与直流型负载消耗的电量之间的差值；

23、根据超发的电量与能量型储能装置的储能利用率，确定能量型储能装置的容量；

24、计算预设第二时长内，直流发电功率与直流负载功率相差最大的功率差值，并将相差最大的功率差值作为能量型储能装置的功率配置标准；

25、根据功率配置标准，确定能量型储能装置的实际功率。

26、在上述港区多能源融合系统的自洽运行方法的一个技术方案中，“根据功率配置标准，确定能量型储能装置的实际功率”的步骤具体包括：

27、根据能量型储能装置的功率配置成本，对功率配置标准进行调整；

28、根据调整后的功率配置标准，确定能量型储能装置的实际功率。

29、在上述港区多能源融合系统的自洽运行方法的一个技术方案中，“根据直流型新能源发电装置的直流发电功率与直流型负载的直流负载功率，配置直流侧储能装置的容量和功率”的步骤具体包括通过下列方式配置直流侧储能装置中功率型储能装置的容量和功率：

30、获取能量型储能装置的功率配置标准与能量型储能装置的实际功率的差值，作为功率型储能装置的实际功率；

31、根据功率型储能装置的实际功率、单次放电的持续时间和电压，确定功率型储能装置的容量。

32、在上述港区多能源融合系统的自洽运行方法的一个技术方案中，“根据直流发电功率、交流型新能源发电装置的交流发电功率与交流型负载的交流负载功率，配置交流侧储能装置的容量和功率”的步骤具体包括：

33、步骤s1：判断交流发电功率是否小于交流负载功率；

34、若是，则将直流发电功率与交流发电功率相加，再减去交流负载功率，根据得到的结果配置交流侧储能装置中功率型储能装置的实际功率；

35、若否，则直接根据直流发电功率配置交流侧储能装置中功率型储能装置的实际功率；

36、步骤s2：根据功率型储能装置的实际功率、单次放电的持续时间和电压，确定功率型储能装置的容量。

37、在上述港区多能源融合系统的自洽运行方法的一个技术方案中，“根据功率型储能装置的实际功率、单次放电的持续时间和电压，确定功率型储能装置的容量”的步骤具体包括：

38、根据功率型储能装置的实际功率、单次放电的持续时间和电压，并通过下列公式计算得到功率型储能装置的容量：

39、

40、其中，c表示功率型储能装置的容量，p表示功率型储能装置的实际功率，t表示功率型储能装置单次放电的持续时间，u1表示充电后功率型储能装置的电压，u2表示充电前功率型储能装置的电压，λ表示预设的常数系数。

41、在上述港区多能源融合系统的自洽运行方法的一个技术方案中，“根据直流发电功率与直流负载功率，配置直流侧储能装置的充放电策略”的步骤具体包括：

42、获取在预设第三时长内，直流发电功率大于直流负载功率的第一时间段和直流发电功率小于等于直流负载功率的第二时间段；

43、在第一时间段内，控制直流侧储能装置充电；

44、在第二时间段内，控制直流侧储能装置放电。

45、在上述港区多能源融合系统的自洽运行方法的一个技术方案中，“根据交流发电功率与交流负载功率，配置交流侧储能装置的充放电策略”的步骤具体包括：

46、获取当前统计时长内，交流发电功率与交流负载功率的大小关系，若当前统计时长内，交流发电功率大于等于交流负载功率，则在下一个统计时长内，控制交流侧储能装置充电；若当前统计时长内，交流发电功率小于交流负载功率，则在下一个统计时长内，控制交流侧储能装置放电；

47、在当前统计时长结束后，统计下一个预设统计时长内，交流发电功率与交流负载功率的大小关系，并根据大小关系更新交流侧储能装置的充放电策略。

48、在上述港区多能源融合系统的自洽运行方法的一个技术方案中，“根据直流发电功率、交流发电功率、直流负载功率与交流负载功率，控制电解水制氢装置的运行功率”的步骤具体包括：

49、判断直流发电功率是否大于直流负载功率和/或交流发电功率是否大于交流负载功率；

50、若直流发电功率大于直流负载功率和/或交流发电功率大于交流负载功率，则增大电解水制氢装置的运行功率；

51、否则，减小电解水制氢装置的运行功率。

52、在上述港区多能源融合系统的自洽运行方法的一个技术方案中，自洽运行方法还包括：

53、判断交流发电功率是否大于交流负载功率；

54、若是，则启动全部或一部分大功率交流型负载；

55、若否，则停止全部或一部分大功率交流型负载。

56、在第三方面，提供一种计算机设备，该计算机设备包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行上述港区多能源融合系统的自洽运行方法的技术方案中任一项技术方案所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法。

57、在第四方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质其中存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述港区多能源融合系统的自洽运行方法的技术方案中任一项技术方案所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法。

58、方案1.一种港区多能源融合系统，其特征在于，所述港区多能源融合系统包括直流区域子系统、第一交流区域子系统和第二交流区域子系统；

59、所述直流区域子系统包括连接于港区内同一条直流母线上且就近放置的直流型新能源发电装置、直流侧储能装置、电解水制氢装置、氢燃料电池和港区内的直流型负载，所述直流侧储能装置采用由能量型储能装置和功率型储能装置构成的混合型储能装置；

60、所述第一交流区域子系统包括连接于港区内的第一段交流母线上且就近放置的交流型新能源发电装置、交流侧储能装置和港区内的一部分交流型负载，所述交流侧储能装置采用功率型储能装置；

61、所述第二交流区域子系统包括连接于港区内的第二段交流母线上的另一部分交流型负载；

62、所述直流母线、所述第一段交流母线与所述第二段交流母线通过柔性多状态开关互联，以实现所述直流区域子系统、所述第一交流区域子系统和所述第二交流区域子系统的功率均衡。

63、方案2.根据方案1所述的港区多能源融合系统，其特征在于，所述直流型新能源发电装置包括第一直流型新能源发电单元和第二直流型新能源发电单元；

64、所述第一直流型新能源发电单元连接于所述直流母线上；

65、所述第二直流型新能源发电单元连接于所述第二段交流母线上，且与所述另一部分交流型负载就近放置；

66、其中，所述第一直流型新能源发电单元的直流发电功率小于所述直流区域子系统内直流型负载的最大直流负载功率。

67、方案3.根据方案2所述的港区多能源融合系统，其特征在于，所述直流区域子系统中的直流侧储能装置被去除或者由混合型储能装置替换成能量型储能装置。

68、方案4.根据方案1所述的港区多能源融合系统，其特征在于，

69、所述直流型新能源发电装置包括光伏发电装置；

70、所述交流型新能源发电装置包括风力放电装置。

71、方案5.一种港区多能源融合系统的自洽运行方法，其特征在于，所述港区多能源融合系统为方案1至4中任一项所述的港区多能源融合系统，所述自洽运行方法包括：

72、根据直流型新能源发电装置的直流发电功率与直流型负载的直流负载功率，配置直流侧储能装置的容量和功率；

73、根据所述直流发电功率、交流型新能源发电装置的交流发电功率与交流型负载的交流负载功率，配置交流侧储能装置的容量和功率；

74、根据直流发电功率与直流负载功率，配置直流侧储能装置的充放电策略；

75、根据交流发电功率与交流负载功率，配置交流侧储能装置的充放电策略；

76、根据直流发电功率、交流发电功率、直流负载功率与交流负载功率，控制电解水制氢装置的运行功率。

77、方案6.根据方案5所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法，其特征在于，“根据直流型新能源发电装置的直流发电功率与直流型负载的直流负载功率，配置直流侧储能装置的容量和功率”的步骤具体包括通过下列方式配置直流侧储能装置中能量型储能装置的容量和功率：

78、当所述直流发电功率大于所述直流负载功率时，计算预设第一时长内所述直流型新能源发电装置超发的电量，所述超发的电量是直流型新能源发电装置发出的电量与直流型负载消耗的电量之间的差值；

79、根据所述超发的电量与所述能量型储能装置的储能利用率，确定所述能量型储能装置的容量；

80、计算预设第二时长内，所述直流发电功率与所述直流负载功率相差最大的功率差值，并将所述相差最大的功率差值作为所述能量型储能装置的功率配置标准；

81、根据所述功率配置标准，确定所述能量型储能装置的实际功率。

82、方案7.根据方案6所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法，其特征在于，“根据所述功率配置标准，确定所述能量型储能装置的实际功率”的步骤具体包括：

83、根据所述能量型储能装置的功率配置成本，对所述功率配置标准进行调整；

84、根据调整后的功率配置标准，确定所述能量型储能装置的实际功率。

85、方案8.根据方案6所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法，其特征在于，“根据直流型新能源发电装置的直流发电功率与直流型负载的直流负载功率，配置直流侧储能装置的容量和功率”的步骤具体包括通过下列方式配置直流侧储能装置中功率型储能装置的容量和功率：

86、获取所述能量型储能装置的功率配置标准与所述能量型储能装置的实际功率的差值，作为所述功率型储能装置的实际功率；

87、根据所述功率型储能装置的实际功率、单次放电的持续时间和电压，确定所述功率型储能装置的容量。

88、方案9.根据方案5所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法，其特征在于，“根据所述直流发电功率、交流型新能源发电装置的交流发电功率与交流型负载的交流负载功率，配置交流侧储能装置的容量和功率”的步骤具体包括：

89、步骤s1：判断所述交流发电功率是否小于所述交流负载功率；

90、若是，则将直流发电功率与交流发电功率相加，再减去交流负载功率，根据得到的结果配置交流侧储能装置中功率型储能装置的实际功率；

91、若否，则直接根据所述直流发电功率配置所述交流侧储能装置中功率型储能装置的实际功率；

92、步骤s2：根据所述功率型储能装置的实际功率、单次放电的持续时间和充电电压，确定所述功率型储能装置的容量。

93、方案10.根据方案8或9所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法，其特征在于，“根据所述功率型储能装置的实际功率、单次放电的持续时间和充电电压，确定所述功率型储能装置的容量”的步骤具体包括：

94、根据所述功率型储能装置的实际功率、单次放电的持续时间和充电电压，并通过下列公式计算得到所述功率型储能装置的容量：

95、其中，表示所述功率型储能装置的容量，表示所述功率型储能装置的实际功率，表示所述功率型储能装置单次放电的持续时间，表示充电后所述功率型储能装置的电压，表示充电前所述功率型储能装置的电压，表示预设的常数系数。

96、方案11.根据方案5所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法，其特征在于，“根据直流发电功率与直流负载功率，配置直流侧储能装置的充放电策略”的步骤具体包括：

97、获取在预设第三时长内，直流发电功率大于直流负载功率的第一时间段和直流发电功率小于等于直流负载功率的第二时间段；

98、在所述第一时间段内，控制直流侧储能装置充电；

99、在所述第二时间段内，控制直流侧储能装置放电。

100、方案12.根据方案5所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法，其特征在于，“根据交流发电功率与交流负载功率，配置交流侧储能装置的充放电策略”的步骤具体包括：

101、获取当前统计时长内，交流发电功率与交流负载功率的大小关系，若当前统计时长内，交流发电功率大于等于交流负载功率，则在下一个统计时长内，控制交流侧储能装置充电；若当前统计时长内，交流发电功率小于交流负载功率，则在下一个统计时长内，控制交流侧储能装置放电；

102、在当前统计时长结束后，统计下一个预设统计时长内，交流发电功率与交流负载功率的大小关系，并根据所述大小关系更新交流侧储能装置的充放电策略。

103、方案13.根据方案5所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法，其特征在于，“根据直流发电功率、交流发电功率、直流负载功率与交流负载功率，控制电解水制氢装置的运行功率”的步骤具体包括：

104、判断直流发电功率是否大于直流负载功率和/或交流发电功率是否大于交流负载功率；

105、若直流发电功率大于直流负载功率和/或交流发电功率大于交流负载功率，则增大电解水制氢装置的运行功率；

106、否则，减小电解水制氢装置的运行功率。

107、方案14.根据方案5所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法，其特征在于，所述自洽运行方法还包括：

108、判断交流发电功率是否大于交流负载功率；

109、若是，则启动全部或一部分大功率交流型负载；

110、若否，则停止全部或一部分大功率交流型负载。

111、方案15.一种计算机设备，包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行方案5至14中任一项所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法。

112、方案16.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行方案5至14中任一项所述的港区多能源融合系统的自洽运行方法。

113、本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

114、通过将直流型新能源发电装置、直流侧储能装置、电解水制氢装置、氢燃料电池和港区内的直流型负载就近放置，使直流型负载、电解水制氢装置等用电设备能够尽可能消耗直流型新能源发电装置发出的电能，实现了直流侧的电能自洽。同理，交流型新能源发电装置与交流侧储能装置和港区内的一部分交流型负载就近放置，实现了交流侧的电能自洽。通过直流侧与交流侧的电能自洽，提高了电能的利用率，避免了电能被浪费。在港区多能源融合系统中设置的电解水制氢装置，可以在直流发电功率大于直流负载功率和/或交流发电功率大于交流负载功率的情况下，增大运行功率，反之则减小运行功率，从而实现通过调节电解水制氢装置的运行功率调节港区多能源融合系统的负载功率，使港区多能源融合系统的负载功率与新能源发电功率相匹配，进一步提高了电能的利用率。电解水制氢装置产生的氢气在新能源发电装置不能满足负载的需求时，可以通过氢燃料电池消耗氢气产生电能，发挥氢能大容量长时间尺度储能的优势。

115、通过采用用于上述港区多能源融合系统的自洽运行方法，配置直流侧储能装置与交流侧储能装置，储存了新能源发电装置发出的电量无法被负载消耗时的电能，避免了电能被浪费。同时，根据直流发电功率及直流负载功率配置直流侧储能装置的充放电策略，保证了直流侧储能装置能够根据不同情况进行充放电，保证了直流负载用电的稳定，从而保证了直流侧的用电安全。根据交流发电功率及交流负载功率配置交流侧储能装置的充放电策略，同样保证了交流负载用电的稳定及用电安全。最后，根据直流发电功率、交流发电功率、直流负载功率与交流负载功率，控制电解水制氢装置的运行功率，平抑了港区多能源融合系统的波动，实现了多能源融合系统的自洽运行，使港区更加低碳环保。电解水制氢装置产生的氢气在新能源发电装置不能满足负载的需求时，可以通过氢燃料电池消耗氢气产生电能，进一步保证了港区多能源融合系统的自洽运行。