一种适用于新能源发电孤网制氢的储能配置方法及系统与流程

本发明属于新能源发电，尤其涉及一种适用于新能源发电孤网制氢的储能配置方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、近年来，随着可再生能源的蓬勃发展，风电和光伏等新能源发电成本不断下降。在风光等新能源资源丰富的地域，利用可再生能源电解水制氢技术将波动性强、稳定性差的电能转化为化学能储存，既可以降低制氢成本，又能实现可再生能源的消纳。

3、目前应用较多的电解水技术主要是碱性电解水制氢技术和质子交换膜电解水制氢技术。其中，碱性电解水制氢技术是发展时间最长、技术最为成熟的，并且操作简单、电极材料廉价、成本低。但也有如下缺点：首先电解槽启停速度慢，因此对于具有快速波动特性的可再生能源而言难以快速调节；其次电解效率较低，开启与关闭对设备寿命影响较大；最后在环境保护方面，碱性电解质也有一定的腐蚀性。而质子交换膜电解水制氢技术工作电压和耗能低、效率高、响应速度快，可以结合可再生能源发电调节。但是电极材料通常用贵金属合金，设备造价高。

4、新能源发电分为并网型和孤网型。孤网型制氢系统不仅避免了间接性大、波动性强的新能源电能对电网产生的冲击，也解决了相位和频率差的问题。对于孤网型可再生能源发电系统而言，为了保证其安全稳定运行，需要储能系统平抑风光波动。目前，常见储能配置方案大多从经济性出发，建立制氢储能系统的成本及收益模型，通过各种约束条件对储能容量进行优化配置。

5、现有储能配置大部分以经济性为指标进行优化，涉及到各种成本及收益规划模型，利用算法得到优化目标值，步骤较为繁杂。并且，在描述氢储规划方法及系统的过程中，很少涉及到电解水制氢技术种类，不能根据新能源场站实际情况合理调整运行方式。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种适用于新能源发电孤网制氢的储能配置方法及系统，从新能源场站典型出力曲线出发，配置碱性电解水制氢和质子交换膜电解水制氢两种电解水制氢设备的额定负载容量，步骤简单；且在新能源场站运行过程中，通过调节质子交换膜电解水制氢的电解槽负载，能够实现新能源发电孤网制氢系统的全天总发电量与总用电量近似平衡。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供一种适用于新能源发电孤网制氢的储能配置方法，其包括：

4、获取新能源场站典型出力曲线，计算得到全天平均发电量；

5、基于所述全天平均发电量的最大值和最小值，配置碱性电解水制氢和质子交换膜电解水制氢的电解槽负载容量；

6、利用所述典型出力曲线与全天平均发电量的最大差值，配置储能装置的额定功率；

7、基于所述典型出力曲线与全天平均发电量，计算单日内新能源场站总发电量与制氢总用电量缺额的最大值，并确定储能装置的充放电容量后，配置储能装置的额定容量；

8、在新能源场站运行所述典型出力曲线时，基于所述全天平均发电量与所述碱性电解水制氢的电解槽负载容量的差值，对质子交换膜电解水制氢的电解槽运行容量进行调节。

9、进一步地，所述全天平均发电量为：

10、

11、

12、其中，pav,i为第i条典型出力曲线的全天平均发电量；pdg,i(t)是第i条典型出力曲线在t时刻的值；t0为初始时刻；t为一个周期。

13、进一步地，所述碱性电解水制氢的电解槽负载容量为所述全天平均发电量的最大值。

14、进一步地，所述质子交换膜电解水制氢的电解槽负载容量为所述全天平均发电量的最大值与最小值的差值。

15、进一步地，所述储能装置的额定功率为：

16、pe＝max{pe,1,pe,2,…,pe,n-1,pe,n}

17、pe,i＝max|(pdg,i(t)-pav,i)|

18、其中，pdg,i(t)表示第i条典型出力曲线在t时刻的值；pav,i为第i条典型出力曲线的全天平均发电量。

19、进一步地，所述储能装置的充放电容量的计算方法为：

20、假设在一个周期t内，有k个时刻，典型出力曲线pdg,i(t)与其对应的全天平均发电量pav,i相等，所述k个时刻分别为t1，t2，…，tm，…，tk，则分别计算从t0到tm时刻，储能装置的充放电量的绝对值

21、基于储能装置的充放电量的绝对值δqi,m，计算储能装置对应第i条典型出力曲线需要的最大充放电量δqi＝max{δqi,1,δqi,2,…,δqi,k-1,δqi,k}，则储能装置的充放电容量为δqmax＝max{δq1,δq2,…,δqn-1,δqn}，其中，n表示典型出力曲线的条数。

22、进一步地，所述储能装置的额定容量为所述储能装置的充放电容量的整数倍。

23、本发明的第二个方面提供一种适用于新能源发电孤网制氢的储能配置系统，其包括：

24、数据获取模块，其被配置为：获取新能源场站典型出力曲线，计算得到全天平均发电量；

25、第一配置模块，其被配置为：基于所述全天平均发电量的最大值和最小值，配置碱性电解水制氢和质子交换膜电解水制氢的电解槽负载容量；

26、第二配置模块，其被配置为：利用所述典型出力曲线与全天平均发电量的最大差值，配置储能装置的额定功率；

27、第三配置模块，其被配置为：基于所述典型出力曲线与全天平均发电量，计算单日内新能源场站总发电量与制氢总用电量缺额的最大值，并确定储能装置的充放电容量后，配置储能装置的额定容量；

28、调节模块，其被配置为：在新能源场站运行所述典型出力曲线时，基于所述全天平均发电量与所述碱性电解水制氢的电解槽负载容量的差值，对质子交换膜电解水制氢的电解槽运行容量进行调节。

29、本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的一种适用于新能源发电孤网制氢的储能配置方法中的步骤。

30、本发明的第四个方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的一种适用于新能源发电孤网制氢的储能配置方法中的步骤。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、本发明从新能源场站典型出力曲线出发，配置碱性电解水制氢和质子交换膜电解水制氢两种电解水制氢设备的额定负载容量，步骤简单，容易实现。

33、本发明在新能源场站运行过程中，通过调节质子交换膜电解水制氢的电解槽负载，能够实现新能源发电孤网制氢系统的全天总发电量与总用电量近似平衡。

34、本发明根据新能源场站实际情况，通过调整不同的制氢模式，能够获得最佳的制氢系统规模，在保证孤网发电量全部利用的同时也兼顾了经济性。

35、本发明能够兼顾碱性电解水制氢的经济性好以及质子交换膜电解水制氢响应速度快的优点，有利于系统的可靠性和经济性。