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申请/专利权人：国网吉林省电力有限公司经济技术研究院

摘要：本发明涉及工业虚拟电厂调度技术领域，解决了目前虚拟电厂由于热电耦合特性所导致的可调范围小以及降低机组灵活性的技术问题，尤其涉及一种考虑制氢储能的工业虚拟电厂优化调度方法，包括：细化P2G两阶段运行过程，构建包含电解槽和氢燃料电池的氢储能系统模型；分析工业虚拟电厂内部资源特性，基于资源特性及其参考数据，建立考虑制氢储能的工业虚拟电厂资源约束条件；在约束条件下构建工业虚拟电厂调度模型。本发明所提出的优化调度方法能够降低工业虚拟电厂多能耦合的程度，增强热电联产机组的调峰能力，还能解决风电机组的消纳问题。

主权项：1.一种考虑制氢储能的工业虚拟电厂优化调度方法，其特征在于，该方法包括以下过程：构建包含电解槽、氢燃料电池的氢储能系统模型，所述氢储能系统模型由两部分组成，分别为氢燃料电池模型和电解槽模型，氢燃料电池模型的表达式为： 其中，表示第i天的t时刻HFC输出的能量；表示第i天的t时刻的输入HFC的氢能；ηHFC表示HFC的转换效率；分别为输入HRC氢能的上下限；分别为HFC的爬坡上、下限；分别为燃料电池放电功率的上下限；电解槽模型的表达式为： 其中，表示第i天的t时刻EL输出的能量；表示第i天的t时刻输入EL的电能；ηEL表示EL的转换效率；分别为输入EL电能的上下限；分别为EL的爬坡上、下限；分别为EL充电功率的上下限；基于氢储能系统模型并结合工业虚拟电厂的内部资源和历史数据，建立考虑电制氢工业虚拟电厂资源的约束条件，所述约束条件包括考虑工业负荷生产特性的需求响应约束、多能耦合特性约束、储能规划约束、热电平衡约束以及其余分布式资源约束，其中，工业负荷生产特性的需求响应约束包括最大负荷削减量约束、最小负荷削减时间间隔约束、最大负荷爬坡速率约束和负荷需求响应耦合比例约束；最大负荷削减量约束为： 其中，χmax,k表示电负荷k的最大削减率；表示第i天的t时刻电负荷k的需求响应削减量；最小负荷削减时间间隔约束为： 其中，表示电负荷k到第i天的t-1时刻已经连续运行的时间；表示电负荷k的最小负荷削减时间间隔；Ii,t,k表示电负荷k在第i天的t时刻的开关机状态；最大负荷爬坡速率约束为： 其中，PDload,k、PUload,k分别为电负荷k的最大滑坡、削减爬坡速率；表示第i天的t时刻电负荷k的需求响应削减量；负荷需求响应耦合比例约束为： 其中，τ表示上下游负荷间的耦合延时间隔，即上游负荷α至下游负荷β所需要的最小物料传递时间的总和；γ表示从上游负荷到下游负荷生产损耗系数；分别表示上游负荷α和下游负荷β运行的0-1变量；分别表示上游负荷α和下游负荷β的需求响应削减量；多能耦合特性约束包括多能负荷综合需求响应中负荷的用户满意度约束以及热电联产机组中的电出力约束、热出力约束、爬坡约束；用户满意度约束为： 其中，pi,t表示第i天的t时刻电负荷削减量；表示电负荷再单位时间内最大负荷削减率；表示电负荷在相邻两个时间段内连续削减率之和的最大值；表示第i天的t时刻电负荷的需求响应削减量；电出力约束为： 其中，分别表示第k个机组的电输出功率的最小值和最大值；cm和cv分别表示机组在最小凝气运行和最小进气运行时电功率与热功率之间的电热系数；和分别表示第i天的t时刻第k个机组的电、热输出功率；热出力约束为： 其中，为第k个机组的热输出功率的最小值和最大值；表示第i天的t时刻第k个机组的热输出功率；爬坡约束为： 其中，分别表示第k个机组的滑坡和爬坡率；表示第i天的t时刻第k个机组的电输出功率；储能规划约束包括电储能、热储能、氢储能各自的建设容量约束以及建设投资成本约束两部分；所述电储能、热储能、氢储能的规划约束相同，则电储能的规划约束为： 其中，Wk,min为第k个电储能的最小储存容量；Wi,t,k表示第i天的t时刻第k个电储能的实际储能；Tbat,p表示电储能的建设容量；Tbat,max为电储能的最大建设容量；Zbat,o表示电储能单位容量的建设成本；Zinv,bat,max表示电储能的最大建设投资成本；在约束条件下构建工业虚拟电厂调度模型，并以年利润最大化为目标构建工业虚拟电厂调度模型的目标函数，具体包括以下过程：计算虚拟电厂中热电联产机组运行成本Cchp,i、常规机组运行成本Cconv,i、多能负荷综合需求响应成本CDR,i以及电解槽运行成本CEL,i；基于热电联产机组运行成本Cchp,i、常规机组运行成本Cconv,i、多能负荷综合需求响应成本CDR,i以及电解槽运行成本CEL,i构建工业虚拟电厂调度模型的目标函数，即： 其中，F表示虚拟电厂的年利润；Nd表示一年的天数；表示虚拟电厂向电力市场售电收益，τi,t表示第i天的t时刻的市场电价，表示第i天的t时刻虚拟电厂在电力市场中的交易电量，卖电为正，购电为负；表示虚拟电厂电负荷的售电收益，表示第i天的t时刻的电负荷销售价格，表示第i天的t时刻的电负荷量；表示虚拟电厂热负荷的售电收益，表示第i天的t时刻的热负荷销售价格，表示第i天的t时刻的热负荷量；表示虚拟电厂氢燃料电池的售电收益，表示第i天的t时刻的氢燃料电池发电的销售价格，表示第i天的t时刻氢燃料电池的放电功率；Cchp,i表示第i天的热电联产机组运行成本；Cconv,i表示第i天的常规机组运行成本；CDR,i表示第i天的多能负荷综合需求响应成本；CEL,i表示第i天的电解槽机组成本；Zbat表示电储能成本；Zheat表示热储能成本；Zh表示氢储能成本；所述热电联产机组运行成本Cchp,i、常规机组运行成本Cconv,i、多能负荷综合需求响应成本CDR,i以及电解槽运行成本CEL,i的计算公式分别为：热电联产机组运行成本Cchp,i为： 其中，NC是热电联产机组的单元数目；μ1,k、μ2,k、μ3,k、μ4,k、μ5,k、μ6,k表示机组成本系数；分别表示第i天的t时刻第k个机组的电、热输出功率；常规机组运行成本Cconv,i为： 其中，NG是常规机组的单元数目；λ1,k，λ2,k，λ3,k表示机组成本系数；表示第i天的t时刻第k个机组输出功率；多能负荷综合需求响应成本CDR,i为：CDR,i＝Ccuet,ele,i+Ccuet,heat,i其中，Ccuet,ele,i、Ccuet,heat,i分别表示第i天电、热负荷需求响应成本；电解槽运行成本CEL,i为： 其中，NEL为电解槽单位数目；表示电解槽成本价格；表示第i天的t时刻第k个电解槽的充电功率；采用改进型IEEE30节点测试系统作为测试场景，并将工业虚拟电厂调度模型带入改进型IEEE30节点测试系统中用以模拟优化调度并生成结果。

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