一种考虑HFC热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略

本发明涉及一种考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，属于风电的消纳和含氢储能系统的电热联合系统优化调度领域。

背景技术：

1、

2、在电热联合系统(combined heat and power,chp)调度中，一个关键问题是如何优化热电耦合关系，提高系统调度的灵活性，从而更好消纳风电。目前，已有研究从源侧、荷侧、储能、市场等角度提高电热联合系统调度灵活性。li等通过利用区域供热网络的储能能力将电力和供热的强联动解耦。cui等提出了含电转气的变效率热电联产调度模型，提高了区域综合能源系统(regional integrated energy system，ries)的多能耦合利用效率。wu等考虑区域供热系统(district heating system,dhs)管网的时间延迟和需求侧热特性，建立了基于模型预测控制的实用chp-dhs模型和多区域协调运行策略。

3、氢能由于其在灵活性、可持续性以及经济性方面的巨大潜力，成为目前备受人们青睐的绿色能源。由电解槽、氢气罐和燃料电池组成的氢储能系统被认为是一个应对风电等可再生能源不确定性的灵活工具，可以参与到综合能源系统调度中，提高系统应对风电不确定性的能力。wang等研究了含氢需求的ies低碳优化调度方法，提出了一种考虑碳捕集和氢气需求的综合能源站最优调度模型。alper提出了一个基于可再生能源支持的氢基社区的多目标随机最优能源管理模型，由氢能系统为社区提供能量，并为氢燃料电池电动汽车提供燃料支持。hou等从储能运营商的角度提出了一种电、氢、热网络多源储能系统多目标最优调度策略，实现了最优的综合效益，支撑系统的可持续发展。

4、利用氢燃料电池与传统热电联产机组配合构成新型热电联产系统，既使氢燃料电池的电热输出得到充分利用，又为电热联合系统提供一种清洁的电、热源，促进系统热电解耦。但燃料电池自身存在的动态特性使其具有复杂的耦合过程。gong等提出一种耦合电化学热模型，用于模拟其动力学特性。avinash vijay等评估了一系列动态性能参数对基于燃料电池的微型热电联产技术经济性的影响。

5、在含氢储能系统的电热联合系统调度中，忽略氢燃料电池的电热响应延时特性可能会对系统的安全运行造成严重威胁，但已有文献仅考虑了hfc的电响应特性。已有部分研究虽考虑了hfc在不同氢气输入量下的热电产出特性，但仅同时考虑了hfc可供电和供热，未研究hfc的供热功率在不同响应时间下的响应程度，忽略了其热响应延时特性。

技术实现思路

1、发明目的：针对含风电和氢储能系统的电热联合系统其中存在的风电热耦合问题，深入研究氢燃料电池的热响应特性，研究其响应延时时间与不同调度周期的关系提供一种考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，建立了改进的多时间尺度调度模型，优化电热联合系统的电热耦合关系，提高系统消纳风电的能力。

2、技术方案：本发明公开一种考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，步骤如下：

3、步骤1：建立氢储能系统的数学模型；

4、步骤2：建立hfc热响应延时数学模型，分析hfc热响应特性；

5、步骤3：建立常规热力系统模型；

6、步骤4：同时考虑步骤1-3中建立的模型，提出一种考虑氢燃料电池热响应特性的考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，建立改进的多时间尺度调度模型，并以系统运行成本最小为目标验证该调度策略的可行性和优越性。

7、有益效果：在含风电和氢能源系统的电热联合系统中，系统多时间尺度调度不仅应考虑热网自身的延时效应，还应考虑氢燃料电池的热响应延时问题。本发明所提考虑氢燃料电池热响应特性的考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，通过对hfc进行精确建模，分析其动态热响应特性，深入研究hfc的热响应延时时间与不同调度周期的关系。而后根据其热功率对不同调度指令的不同响应延时时间，判断其参与电热联合系统多时间尺度调度的不同调度时段，精细化建立了一种考虑氢燃料电池热响应特性的电热联合系统多时间尺度调度模型。该调度模型优化了电热联合系统的电热耦合关系，加深电力系统和热力系统的耦合程度，大幅改善了电热联合系统机组的调节能力。

技术特征：

1.一种考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，其特征在于，电热联合系统包括连接在电网上的常规热力系统，包括火电厂和热电厂，火电厂通过电网进行供电，同时热电厂通过管网覆盖进行供热区域的供热，电网系统上还连接有风力发电系统和氢储能系统辅助进行供电供热；

2.如权利要求1所述的考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，其特征在于，建立氢储能系统的数学模型的步骤如下：

3.如权利要求2所述的考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，其特征在于，考虑氢燃料电池hfc热响应特性建立hfc热响应延时数学模型步骤如下：

4.如权利要求3所述的考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，其特征在于，常规热力系统中的热电厂热源与热负荷间传输存在延迟，同时热负荷可在热用户的温度舒适度区间内运行，即使热源处停止供热，由于供热区域热惯性，热负荷也能在长时间内维持舒适温度；建立常规热力系统模型的步骤如下：

5.如权利要求4所述考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，其特征在于，考虑氢燃料电池热响应特性的考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略为：

6.如权利要求5所述考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，其特征在于，根据在日前调度时段的调度方法建立日前调度模型：

7.如权利要求6所述考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，其特征在于，根据在日内调度时段的调度方法建立日内调度模型：

8.如权利要求7所述考虑hfc热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，其特征在于，根据实时调度时段的要求建立实时调度模型：

技术总结
本发明公开一种考虑HFC热特性的电热联合系统多时间尺度调度策略，属于电热联合系统优化调度领域。首先建立氢储能系统的数学模型，然后考虑氢储能系统中的氢燃料电池HFC热响应特性建立HFC热响应延时数学模型，分析HFC的热响应特性建立常规热力系统的数学模型，在含风电的电热联合系统中利用HFC的热响应特性来降低电热耦合问题的，将HFC产生的热能接入热电联产机组供热热源利用，建立改进的多时间尺度调度模型，以电热联合系统运行成本最小为目标优化多时间尺度调度模型。其充分利用了HFC的热响应特性，优化了电热联合系统的电热耦合关系，加深了电力系统和热力系统的耦合程度，大幅改善了电热联合系统内机组的调节能力以及对弃风的消纳能力。

技术研发人员：韩丽,王晓静,鲁盼盼
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14