1.一种新能源汽车电氢一体化充能站的调度方法,其特征在于:所述新能源汽车电氢一体化充能站将电网提供的电能分配给换电站和氢站;所述换电站将电能给电池充电,并对电池进行管理和分配,一部分电池用于电动汽车的换电服务,另一部电池被视为电池储能站,将电能返送回电网或氢站;所述氢站将电能用于制氢、储氢和充氢,储氢罐中的氢气一部分被用来满足燃料电池汽车的充氢需求,另一部分给燃料电池进行发电,将电能送回电网;
所述调度方法,具体包括以下步骤:
获取电动汽车的电池数据信息、换电需求和燃料电池汽车的充氢需求;
根据换电站的电池数据信息及用户自适应响应模型确定电动汽车用户的电池交换成本;
根据电池优化分配策略优化电池的分配;
根据氢站对氢气需求规模的预测,确定制氢、储氢、充氢、燃料电池模型,来优化氢气的生产、存储、充氢和发电;
根据每日燃料电池汽车对氢气的需求量,确定氢气需求量的基准值,对氢气的生产调度进行优化;
根据新能源汽车用户充能需求确定新能源汽车电氢一体化充能站的目标函数;
根据目标函数和约束条件对换电站的电池充放电功率及氢站的电解槽制氢功率和燃料电池发电功率进行优化调度;
所述制氢、储氢、充氢、燃料电池模型为:min max
SOE ≤SOEt≤SOE
SOE0=SOET
ele PtH
式中,Pt 表示电解槽的输入功率, 表示电解槽氢气流出量,γ 表示电制氢转换ele ele因数,η 表示电解槽效率, 表示氢气的低热值, 表示氢气密度,Vt 表示在t时隙内电解槽制得氢气的量, 表示在一个调度周期T中,电解槽制得氢气的总量,SOEt、SOEt‑1分别表示在时隙t和时隙t‑1内,储氢罐中的氢气存储状态, 表示在时隙t内储氢罐内存tank ele FCEV FC储氢气的量,V 表示在某一压强下储氢罐内能够存储氢气的总量,Vt 、Vt 、Vt 分别表示为在时隙t内,电解槽产生氢气的量、燃料电池汽车氢气的需求量以及燃料电池消耗氢气min max的量,SOE 、SOE 分别为氢气存储状态的上下限,SOE0、SOET分别表示在一个调度周期始FCEV末,储氢罐中氢气的量, 表示在时隙t内,第j辆燃料电池汽车氢气的需求量,Vt 表示在时隙t内的所有燃料电池汽车氢气的需求量, 表示一个调度周期T内燃料电池汽车fc氢气总的需求量,E(t,j)表示燃料电池汽车用户选择充氢与否的二进制变量,Ft 表示在时隙t内燃料电池消耗氢气的量,k′表示将氢气的流量从摩尔每小时转化为立方米每小时的fc fc转化系数,P 表示在时隙t内燃料电池消耗氢气发出的功率,η 表示燃料电池的效率,F为法拉第常数。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电氢一体化充能站的调度方法,其特征在于:所述电池数据信息包括电池荷电状态、电池健康状态和电池额定容量。
3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电氢一体化充能站的调度方法,其特征在于:所述用户自适应响应模型为:
ri=w1·SOCs(i)+w2·SOHs(i)+w3·Riw1+w2+w3=1
电动汽车用户的电池交换成本为:
Ri=a·(SOCs(i)‑SOCc(i))+b·(SOHs(i)‑SOHc(i))式中,Ri表示第i个电动汽车用户的电池交换成本,a和b分别表示电池交换前后SOC和SOH的成本系数,SOCc(i)和SOCs(i)分别表示第i个电动汽车用户电池交换前、后的电池荷电状态,SOHc(i)和SOHs(i)分别表示第i个电动汽车用户电池交换前、后的电池健康状态,ri表示第i个电动汽车的响应值,w1、w2、w3分别表示电池交换后SOC、SOH以及交换成本的权重系数。
4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电氢一体化充能站的调度方法,其特征在于:根据所述电池优化分配策略将电池进行优化分配,具体为:l2≤SOH≤l1
l3≤SOH<l2
SOH<l3
式中,l1、l2、l3分别表示SOH分类的界限。
5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电氢一体化充能站的调度方法,其特征在于:所述氢气需求量的基准值为:
FCEV
式中, 表示燃料电池汽车对氢气需求量的基准值,T表示一个调度周期,Vt 表示在时隙t内燃料电池汽车对氢气的需求量,k1、k2、k3分别为不同电价下氢气生产的调度系数。
6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电氢一体化充能站的调度方法,其特征在于:所述目标函数为:
其中,
式中,c1表示换电站电池交换收益,c2表示换电站充电成本,c3表示换电站放电收益,c4表示换电站充放电折损成本,c5表示换电站电池处理成本,c6表示氢站售氢收益,c7表示氢站制氢成本,c8表示氢站燃料电池发电收益,T为总优化时段, 分别表示在时隙t内B2H第i块电池的充、放电功率,Pt 表示换电站向氢站提供的功率,ft表示电价, 表示出售给燃料电池汽车的氢气价格,d为电池折损成本系数,e为电池处理成本系数,S(t,i)表示电动汽车用户选择换电与否的二进制变量。
7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车电氢一体化充能站的调度方法,其特征在于:所述约束条件包括换电站模型的约束条件、氢站模型的约束条件和状态约束条件;
所述换电站模型的约束条件为:
0≤SOCs≤100%
0≤SOCc≤100%
0≤SOHs≤100%
0≤SOHc≤100%
0≤SOCs+Pch·η·t/Cap≤100%
0≤SOCs‑Pdis/η·t/Cap≤100%N=b1+b2+b3
式中,Pch、Pdis分别表示电池的充放电功率,η表示充放电效率,Cap表示电池容量,b1、b2、b3分别表示电池库1、2、3中的电池数量,N表示电池总数, 分别表示电池的最大充B2H,max放电功率,Pt 表示换电站提供给氢站的功率上限,B1(t,i)表示换电站中的电池充电状态的二进制变量,B2(t,i)表示换电站中的电池放电状态的二进制变量, 表示换电站向氢站提供电能状态的二进制变量;
所述氢站模型的约束条件为:
ele
Vt ≥0
FC
Vt ≥0
FCEV
Vt ≥0
ele tank FCEV
Vt +SOEt‑1·V ≥Vt
ele tank tank
Vt +SOEt‑1·V ≤V
ele,min ele,max FC,min FC,max式中,P 、P 分别表示电解槽输入功率的上下限,P 、P 分别表示燃料电池输出功率的上下限, 分别表示燃料电池和电解槽工作状态的二进制变量;
所述状态约束条件包括:
对于换电站内同一块电池只能处于充电、放电或空闲中的一种状态的约束公式如下:B1(t,i)+B2(t,i)≤1
对于氢站内电解槽和燃料电池不能同时运行的约束公式如下:对于换电站只能在电解槽工作时才能为氢站提供电能的约束公式如下:
8.一种使用如权利要求1~7任一项所述的新能源汽车电氢一体化充能站的调度方法的系统,其特征在于:包括:数据获取模块(101),用于获取电动汽车的电池数据信息、换电需求和燃料电池汽车的充氢需求;
电池交换成本计算模块(102),用于根据换电站的电池数据信息及用户自适应响应模型确定电池交换成本;
电池分配模块(103),用于根据所述电池优化分配策略优化电池的分配;
氢站构建模块(104),用于氢站对氢气需求规模的预测,确定制氢、储氢、充氢、燃料电池模型,来优化氢气的生产、存储、充氢和发电;
氢气需求量基准值计算模块(105),用于根据每日燃料电池汽车对氢气的需求量,确定氢气需求量的基准值,对氢气的生产调度进行优化;
目标函数确定模块(106),用于根据新能源汽车用户充能需求确定新能源汽车电氢一体化充能站的目标函数;
优化模块(107),用于根据所述目标函数和约束条件对换电站的电池充放电功率及氢站的电解槽制氢功率和燃料电池发电功率进行优化调度。