一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行方法及装置

技术领域

本发明涉及综合能源运行技术领域，具体来说是一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行方法及装置。

背景技术

如今面临严重的全球变暖和环境污染等问题，构建安全高效、低碳清洁的新型能源供应体系对提高能源利用效率，实现低碳、经济运行具有重要意义。氢能作为一种清洁高效的二次能源，通过与电能耦合互补，构建电转氢综合能源系统，成为重要实现手段。

已有学者针对电转氢综合能源系统有了较深研究，但未涉及对综合能源系统中多种类需求响应的研究。因此，亟需一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行方法及装置，主要目的在于针对现有技术中未涉及对综合能源系统中多种类需求响应的研究，提出一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行方法，不仅有利于环保低碳运行，又因为有多种类需求响应的配合，使得需求响应能力更大，综合能源系统运行成本更小。

本发明的一个方面，提供了一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：基于补贴式价格策略，构建价格引导型IDR模型；

步骤S2：基于电转氢价格策略，构建电氢互转型IDR模型；

步骤S3：将价格引导型IDR模型与电氢互转型IDR模型组合为综合需求响应约束条件；

步骤S4：以IES中输出功率上、下限约束、爬坡功率约束和储能约束构建运行约束条件；

步骤S5：以IES总成本最小构建目标函数；

步骤S6：应用步骤S3中综合需求响应约束条件、步骤S4中运行约束条件，与步骤S5中目标函数，构建考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型；

步骤S7：利用MATLAB求解步骤S6中考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型，得到运行方法。

进一步的，所述价格引导型IDR模型表达式如下：

其中：l∈{e,h,c,g}，表示电、热、冷、气负荷；

进一步的，所述电氢互转型IDR模型表达式如下：

其中：

进一步的，所述运行约束条件中，所述输出功率上、下限约束、所述爬坡功率约束和所述储能约束表达式如下：

其中:u为能源转换设备；

进一步的，所述目标函数中，IES总成本最小目标函数表达式如下：

minF

其中：F

进一步的，所述综合能源运行模型中，所述考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型表达式如下：

min F

根据本发明的另一方面，提供了一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行装置，所述装置包括：

第一构建模块，用于基于补贴式价格策略，构建价格引导型IDR模型；

第二构建模块，用于基于电转氢价格策略，构建电氢互转型IDR模型；

组合模块，用于将价格引导型IDR模型与电氢互转型IDR模型组合为综合需求响应约束条件；

第三构建模块，用于以IES中输出功率上、下限约束、爬坡功率约束和储能约束构建运行约束条件；

第四构建模块，用于以IES总成本最小构建目标函数；

第五构建模块，用于应用步骤S3中综合需求响应约束条件、步骤S4中运行约束条件，与步骤S5中目标函数，构建考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型；

求解模块，用于利用MATLAB求解步骤S6中考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型，得到运行方法。

进一步的，所述第一构建模块，还用于:

所述价格引导型IDR模型表达式如下：

其中：l∈{e,h,c,g}，表示电、热、冷、气负荷；

进一步的，所述第二构建模块，还用于：

所述电氢互转型IDR模型表达式如下：

其中：

进一步的，所述第三构建模块，还用于：

所述运行约束条件中，所述输出功率上、下限约束、所述爬坡功率约束和所述储能约束表达式如下：

其中：u为能源转换设备；

进一步的，所述第四构建模块，还用于：

所述目标函数中，IES总成本最小目标函数表达式如下：

minF

其中：F

进一步的，所述第五构建模块，还用于：

所述综合能源运行模型中，所述考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型表达式如下：

minF

借由上述技术方案，本发明提供的一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行方法及装置，首先基于补贴式价格策略，构建价格引导型IDR模型；基于电转氢价格策略，构建电氢互转型IDR模型；其次将价格引导型IDR模型与电氢互转型IDR模型组合为综合需求响应约束条件；以IES中输出功率上、下限约束、爬坡功率约束和储能约束构建运行约束条件；以IES总成本最小构建目标函数；应用步骤S3中综合需求响应约束条件、步骤S4中运行约束条件，与步骤S5中目标函数，构建考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型；最后利用MATLAB求解步骤S6中考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型，得到运行方法。本发明不仅有利于环保低碳运行，又因为有多种类需求响应的配合，使得需求响应能力更大，综合能源系统运行成本更小。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行方法的多种类需求响应关系图；

图2示出了本发明实施例提供的一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行方法的流程示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行装置的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的一种计算机设备的装置结构示意图。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

应用某地某一天的综合能源系统数据作为实施例，应用考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行方法，进行运行方法制定。一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤S1：基于补贴式价格策略，构建价格引导型IDR模型；

步骤S2：基于电转氢价格策略，构建电氢互转型IDR模型；

步骤S3：将价格引导型IDR模型与电氢互转型IDR模型组合为综合需求响应约束条件；

步骤S4：以IES中输出功率上、下限约束、爬坡功率约束和储能约束构建运行约束条件；

步骤S5：以IES总成本最小构建目标函数；

步骤S6：应用步骤S3中综合需求响应约束条件、步骤S4中运行约束条件，与步骤S5中目标函数，构建考虑综合需求响应(关系图如图1所示)的电转氢综合能源运行模型；

步骤S7：利用MATLAB求解步骤S6中考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型，得到运行方法。

进一步的，所述价格引导型IDR模型表达式如下：

其中：l∈{e,h,c,g}，表示电、热、冷、气负荷；

进一步的，所述电氢互转型IDR模型表达式如下：

其中：

进一步的，所述运行约束条件中，所述输出功率上、下限约束、所述爬坡功率约束和所述储能约束表达式如下：

其中：u为能源转换设备；

进一步的，所述目标函数中，设IES总成本最小目标函数表达式如下：

minF

其中：F

进一步的，所述综合能源运行模型中，所述考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型表达式如下：

minF

通过应用本实施例的技术方案，不仅有利于环保低碳运行，又因为有多种类需求响应的配合，使得需求响应能力更大，综合能源系统运行成本更小。

进一步的，作为图2方法的具体实现，本发明实施例提供一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行装置，如图3所示，该装置包括：

第一构建模块，用于基于补贴式价格策略，构建价格引导型IDR模型；

第二构建模块，用于基于电转氢价格策略，构建电氢互转型IDR模型；

组合模块，用于将价格引导型IDR模型与电氢互转型IDR模型组合为综合需求响应约束条件；

第三构建模块，用于以IES中输出功率上、下限约束、爬坡功率约束和储能约束构建运行约束条件；

第四构建模块，用于以IES总成本最小构建目标函数；

第五构建模块，用于应用步骤S3中综合需求响应约束条件、步骤S4中运行约束条件，与步骤S5中目标函数，构建考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型；

求解模块，用于利用MATLAB求解步骤S6中考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型，得到运行方法。

进一步的，所述第一构建模块，还用于:

所述价格引导型IDR模型表达式如下：

其中：l∈{e,h,c,g}，表示电、热、冷、气负荷；

进一步的，所述第二构建模块，还用于：

所述电氢互转型IDR模型表达式如下：

其中：

进一步的，所述第三构建模块，还用于：

所述运行约束条件中，所述输出功率上、下限约束、所述爬坡功率约束和所述储能约束表达式如下：

其中：u为能源转换设备；

进一步的，所述第四构建模块，还用于：

所述目标函数中，IES总成本最小目标函数表达式如下：

minF

其中：F

进一步的，所述第五构建模块，还用于：

所述综合能源运行模型中，所述考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行模型表达式如下：

minF

需要说明的是，本发明实施例提供的一种考虑综合需求响应的电转氢综合能源运行装置所涉及各功能单元的其他相应描述，可以参考图2方法中的对应描述，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，具体可以为个人计算机、服务器、网络设备等，如图4所示，该计算机设备包括总线、处理器、存储器和通信接口，还可以包括输入输出接口和显示设备。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储位置信息。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现各方法实施例中的步骤。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质可以是非易失性，也可以是易失性，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

需要说明的是，本发明所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本发明所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本发明所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。