一种基于电氢混合储能的多目标优化配置方法、系统、配置终端及存储介质与流程

所属的技术人员能够理解，基于电氢混合储能的多目标优化配置方法的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。在本技术涉及的存储介质中，存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

背景技术：

1、随着科技的飞速发展，电氢混合储能系统实现了传统化石燃料能源的替代，满足现代社会的需求，同时减少了环境污染。在电氢混合储能系统中涉及了发电和储能。

2、储能系统(energy storage system,ess)在新能源发电系统中起着至关重要的作用。它能够通过储存电能并在需要时释放，实现电能的削峰填谷，降低配电网的电压波动，提高电网的稳定性。在新能源发电系统中，电池储能系统(battery energy storagesystem,bess)和氢气储能系统(hydrogen energy storage system,hess)是两种常见的储能方式。

3、氢能，因其环保和可持续发展的特性。氢储能系统(hydrogen energy storagesystems，hesss)则能利用剩余电能生产氢气，实现储存或下游产业应用。当负荷增加时，储存的氢气可由燃料电池(fuel cell，fc)利用，进而回馈电网。随着制氢和储氢技术的飞速发展，氢储能系统的开发将给现代能源和电力系统的结构带来根本性的变化。

4、当前，为了实现各种能源的供需平衡，从而提高能源效率，而且还能以最小的生命周期成本(life cycle cost，lcc)、系统网络损耗和连接线开关功率偏差为目标，建立多目标函数模型，来提高经济效益是当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于电氢混合储能的多目标优化配置方法，方法能够实现对电氢混合储能系统全生命周期成本的最优控制，解决各种能源的供需不平衡问题，从而提高能源效率。

2、方法包括：

3、s101：基于电氢混合储能的最小的生命周期成本、园区内的日线路功率损耗和连接线路的交换功率偏差，建立基于帕累托原理的多目标优化模型；

4、s102：计算全生命周期损失中的总资本成本、维护成本、运行成本、更换成本以及处置和回收成本；

5、s103：计算系统的电能损耗；

6、s104：计算电能质量指数；

7、s105：基于功率损耗、平滑线功率偏差和生命周期成本最小化，在约束范围内配置自适应充放电。

8、进一步需要说明的是，步骤s101中建立的基于帕累托原理的多目标优化模型如下：

9、

10、其中，f(x)由目标函数{f1,f2,f3}组成，分别为最小的生命周期成本、日网络损耗和连接线交换功率波动；x表示由优化变量组成的决策空间；h(x)表示模型需要满足的约束条件。

11、进一步需要说明的是，步骤s102中的总资本成本计算方式为：

12、

13、其中，nbess是besss的安装数量；cbat表示单个电池的成本；cepcd,b代表工程、采购和施工费用和开发商费用；isub,b是政府对bess的补贴；ebess,i是第i个bess的容量；μcrf,b代表资本回收系数；

14、维护成本计算方式为：

15、

16、其中，cfmc,b表示年度固定mc；pbess,i为第i个bess的功率大小；

17、运行成本ocb计算方式为：

18、

19、其中，t表示一天中的24小时；cpur和csell分别表示购买和出售电力的使用时间价格；pcha,bi和pdis,bi分别表示第i个bess的充电功率和放电功率；

20、更换成本的计算方式为：

21、

22、其中，nb和t分别表示besss生命周期和更换周期内的电池更换时间；α表示电池成本的年降低率；

23、处置和回收成本的计算方式为：

24、

25、其中，γb是电池的回收系数。

26、进一步需要说明的是，步骤s103中通过日功率损耗方式计算系统的电能损耗；

27、日功率损耗表示如下：

28、

29、其中，f2为每日电能损耗成本；ploss(t)表示t时刻的电能损耗；l为配电网中的线路总数；rj表示第j条线路上的电阻；ij(t)表示t时刻第j条线路上的电流。

30、进一步需要说明的是，步骤s104中计算电能质量指数表示为：

31、

32、其中，f3是并网点的日总功率波动；pgrid(t)表示t时刻的功率波动：指一天中的平均功率波动。

33、进一步需要说明的是，步骤s105还包括：定义功率平衡的约束方式；

34、

35、其中，pi(t)和qi(t)分别表示配电网中第i个节点在t时刻的注入有功功率和无功功率；

36、vi(t)是第i个节点在t时刻的电压；gij和bij表示第i个节点和第j个节点之间的导纳和电感；θij(t)是第i个节点和第j个节点在t时刻的功率角。

37、进一步需要说明的是，步骤s105还包括：基于如下方式定义不等式约束；

38、节点电压范围的不等式约束为：

39、vimin<vi<vimax

40、其中，vimin和vimax表示第i个节点的电压上限和下限；

41、电网连接点功率限制的不等式约束为：

42、

43、其中，和分别代表并联节点有功功率和无功功率的上限和下限；

44、besss和hesss的容量范围的不等式约束为：

45、

46、其中，和表示besss的能量容量上限和功率容量上限；表示hesss的功率容量上限；

47、besss充放电功率限制的不等式约束为：

48、

49、其中，pcha,i(t)和pdis,i(t)分别表示besss在t时刻的充电功率和放电功率；ηcha和ηdis分别表示besss的充电效率和放电效率；

50、hesss充放电功率限制的不等式约束为：

51、

52、其中，pcha,i(t)和pdis,i(t)分别表示hesss在t时刻的充电功率和放电功率；ηcha和ηdis分别表示hesss的充电效率和放电效率；

53、besss充电状态限制的不等式约束为：

54、socmin<soc(t)<socmax

55、其中，socmin和socmax分别指soc的上限和下限。

56、本技术还提供一种基于电氢混合储能的多目标优化配置系统，系统包括：多目标优化模型建立模块、成本计算模块、电能损耗计算模块、电能质量计算模块以及多目标优化配置模块；

57、多目标优化模型建立模块基于电氢混合储能的最小的生命周期成本、园区内的日线路功率损耗和连接线路的交换功率偏差，建立基于帕累托原理的多目标优化模型；

58、成本计算模块用于计算全生命周期损失中的总资本成本、维护成本、运行成本、更换成本以及处置和回收成本；

59、电能损耗计算模块用于计算系统的电能损耗；

60、电能质量计算模块用于计算电能质量指数；

61、多目标优化配置模块基于功率损耗、平滑线功率偏差和生命周期成本最小化，在约束范围内配置自适应充放电。

62、根据本技术的另一个实施例，提供了一种配置终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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所述基于电氢混合储能的多目标优化配置方法的步骤。

63、根据本技术的又一个实施例，还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述基于电氢混合储能的多目标优化配置方法的步骤。

64、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

65、本发明将氢储能系统与电池储能系统(battery energy storage systems，besss)结合起来进行协调优化，可以解决各种能源的供需不平衡问题，从而提高能源效率；为了确保氢储能系统和电池储能系统规划的有效性，以最小的生命周期成本(life cyclecost，lcc)、系统网络损耗和连接线开关功率偏差为目标，建立多目标函数模型，本发明采用多目标蜉蝣优化(multi-objective mayfly optimization，moma)求解储能系统位置和大小规划方案的帕累托非优解集；采用基于灰色目标决策的熵权法从帕累托非支配解集中选择最佳折中方案。

66、本技术的基于电氢混合储能的多目标优化配置方法通过综合考虑总资本成本、维护成本、运行成本、更换成本以及处置和回收成本，该方法能够实现对电氢混合储能系统全生命周期成本的最优控制。这有助于投资者在长期运营中减少不必要的支出，提高经济效益。

67、本技术的方法优化配置能够降低电网中的电能传输损耗，提高能源利用效率。减少功率损耗不仅意味着能源浪费的减少，还直接关联到电力供应的稳定性和可靠性。

68、方法通过优化电氢储能系统的充放电策略，有效平衡了连接线路的交换功率偏差，这有助于维持电网的稳定运行，减少因功率波动带来的电网压力和故障风险。

69、本技术的方法还通过计算电能质量指数，能够优化储能系统的运行策略，以减少电压波动、谐波等问题，提升整个电网的电能质量。高质量的电能对于保护用电设备、提高生产效率、延长设备寿命等方面都具有重要意义。

70、本技术基于功率损耗、平滑线功率偏差和生命周期成本最小化的自适应充放电配置，使得电氢混合储能系统能够根据电网的实际需求灵活调整其工作状态，增强了系统的灵活性和适应性。还可以有效缓解可再生能源(如风电、光伏)的间歇性和波动性对电网的影响。通过合理的优化配置，可以促进可再生能源的更大规模消纳，推动能源结构的清洁化转型。

技术特征：

1.一种基于电氢混合储能的多目标优化配置方法，其特征在于，方法包括：s101：基于电氢混合储能的最小的生命周期成本、园区内的日线路功率损耗和连接线路的交换功率偏差，建立基于帕累托原理的多目标优化模型；

2.根据权利要求1所述的基于电氢混合储能的多目标优化配置方法，其特征在于，步骤s101中建立的基于帕累托原理的多目标优化模型如下：

3.根据权利要求1所述的基于电氢混合储能的多目标优化配置方法，其特征在于，步骤s102中的总资本成本计算方式为：

4.根据权利要求1所述的基于电氢混合储能的多目标优化配置方法，其特征在于，步骤s103中通过日功率损耗方式计算系统的电能损耗；

5.根据权利要求1所述的基于电氢混合储能的多目标优化配置方法，其特征在于，步骤s104中计算电能质量指数表示为：

6.根据权利要求1所述的基于电氢混合储能的多目标优化配置方法，其特征在于，步骤s105还包括：定义功率平衡的约束方式；

7.根据权利要求1所述的基于电氢混合储能的多目标优化配置方法，其特征在于，步骤s105还包括：基于如下方式定义不等式约束；

8.一种基于电氢混合储能的多目标优化配置系统，其特征在于，系统用于执行如权利要求1至7任一项所述的基于电氢混合储能的多目标优化配置方法；系统包括：多目标优化模型建立模块、成本计算模块、电能损耗计算模块、电能质量计算模块以及多目标优化配置模块；

9.一种配置终端，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述基于电氢混合储能的多目标优化配置方法的步骤。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述基于电氢混合储能的多目标优化配置方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种基于电氢混合储能的多目标优化配置方法、系统、配置终端及存储介质，属于电氢混合储能系统技术领域，基于电氢混合储能的最小的生命周期成本、园区内的日线路功率损耗和连接线路的交换功率偏差，建立基于帕累托原理的多目标优化模型；计算全生命周期损失中的总资本成本、维护成本、运行成本、更换成本以及处置和回收成本；计算系统的电能损耗；计算电能质量指数；基于功率损耗、平滑线功率偏差和生命周期成本最小化，在约束范围内配置自适应充放电。方法能够实现对电氢混合储能系统全生命周期成本的最优控制。这有助于投资者在长期运营中减少支出，提高经济效益。

技术研发人员：徐清文,张连钢,王心成,李传浩,张峰,吕向东,潘航,张智璐
受保护的技术使用者：青岛港国际股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5