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专利号: 2024101164445
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用镁基运输车运输氢能的电‑氢系统协同优化调度方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、构建镁基运输车装卸氢能运行模型;

镁基运输车装卸氢能运行模型包括MTV装氢约束、MTV运氢约束和MTV卸氢约束;

1)MTV装氢约束表达式如下:

(1);

(2);

(3);

(4);

(5);

(6);

(7);

上式表示MTV装氢过程,式中, 为镁吸收氢气时系统内的压强; 为镁吸收氢气时的平衡压强; 为吸氢活化能; 为吸氢反应热; 为吸氢反应熵; 为镁吸收氢气时稳态温度; 为理想气体常数; 为大气压强; 为时段t制氢厂h吸收氢气时速率; 为氢化镁的摩尔质量; 为时段t制氢厂h中金属镁的质量; 为时段t制氢厂h中氢化镁的质量; 为化学反应计量数; 为吸氢指前因子; 为时段t制氢厂h的最大吸氢量;

为时间间隔; 为时段t制氢厂h中氢化镁内氢元素物质的量; 为时段t制氢厂h中氢化镁内氢元素的总质量; 为时段t制氢厂h中氢气的质量; 为氢气的摩尔质量; 为氢化镁的储氢百分比; 为制氢厂向MTV装载的总氢; 为时段t制氢厂h产生的氢气中,直接装入MTV的氢; 为时段t制氢厂h装载到MTV的氢;

2)MTV运氢约束的表达式如下:(8);

(9);

(10);

(11);

上式表示MTV运氢时的路线选择,式中, 表示制氢厂的个数; 表示加氢站的个数;

表示为虚拟节点,表示MTV运输完成后返回的制氢厂个数; 表示是否有第c辆MTV将氢化镁从r地运往 地, 为MTV行驶回路中所含的所有制氢厂和加氢站数量, 和 为引入的辅助变量;

(12);

(13);

(14);

上式表示MTV运氢所需的时间,式中, 为第c辆MTV到达r地的时间; 为第c辆MTV从r地到 地的行驶时间; 为卸载氢化镁所需时间; 为0/1变量,表示第c辆MTV是否在r地卸载氢化镁; 为r地和 地之间的距离; 为第c辆MTV在r地和 地间的行驶速度;

为第c辆MTV到达r地的最早时间; 为第c辆MTV到达r地的最晚时间,M为一个足够大的数; 为第c辆MTV到达r’地的时间;

3)MTV卸氢约束的表达式如下:(15);

(16);

(17);

(18);

上式表示MTV卸氢过程中的氢能平衡,式中, 为MTV到达加氢站的时间集合; 为时段t从MTV运输到r地的总氢; 为第c辆MTV运输到r地的氢; 为时段t加氢站r的氢气量;

为时段t加氢站r中氢化镁的氢元素的总质量; 为离开r地时第c辆MTV内的含氢量;

为离开r’地时第c辆MTV内的含氢量; 为第c辆MTV运输到r’地的氢; 为离开r地时第c辆MTV内的最小含氢量; 为离开r地时第c辆MTV内的最大含氢量;

(19);

(20);

(21);

(22);

(23);

(24);

上式表示MTV卸氢过程,式中, 为氢化镁释放氢气时的平衡压强; 为放氢反应热; 为氢化镁释放氢气时稳态温度; 为放氢活化能; 为放氢反应熵; 为时段t加氢站r释放氢气时速率; 为放氢指前因子; 为氢化镁释放氢气时系统内的压强; 为时段t加氢站r中氢化镁的质量; 为时段t加氢站r最大放氢量; 为时段t加氢站r中氢化镁释放氢气的物质的量; 为时段t加氢站r中氢化镁释放氢气的物质的量;

S2、构建电‑氢系统协同优化调度目标函数;

电‑氢系统协同优化调度目标函数的构建如下:电‑氢系统协同优化调度目标函数以运行成本 最低为目标,主要包括EPS运行成本和MTV运输成本,其表达式如下:(25);

式中, 为EPS运行成本; 为MTV运输成本;

所述的EPS运行成本 表达式为:(26);

式中, 和 分别为火电机组启动成本和关闭成本; 为火电机组的空载成本; 为火电机组的运行成本; 和 为0/1状态变量,表示火电机组的启动状态和关闭状态; 为0/

1状态变量,表示火电机组是否运行; 为火电机组的运行功率; 为系统内的火电机组集合;

所述的MTV运输成本 表达式为:(27);

式中, 为第c辆MTV的固定运输成本, 为t时段第c辆MTV的行驶成本, 为r地与r’地之间的距离, 为MTV数量集合;

S3、构建电‑氢系统协同优化调度约束条件,包括制氢厂运行约束、MTV运氢约束、加氢站运行约束和电力系统运行约束;

电‑氢系统协同优化调度约束条件的表达式如下:

1)制氢厂运行约束:

(28);

(29);

(30);

(31);

上式表示制氢厂制氢所消耗的功率以及氢气的产量;式中, 为时段t制氢厂h消耗的总功率; 为时段t制氢厂h对氢气压缩、提纯消耗的功率; 为时段t制氢厂h制氢消耗的功率; 为氢气提纯压缩系数; 为时段t制氢厂h产生的氢气; 为制氢系数;

(32);

(33);

(34);

(35);

(36);

上式表示制氢厂内的氢能平衡,式中, 为时段t制氢厂h产生的氢气; 为时段t制氢厂h中氢气的质量; 为时段t制氢厂h中氢化镁内氢元素的总质量; 为时段t制氢厂h产生的氢气中,直接装入MTV的氢; 为时段t制氢厂h产生的氢气中,存入制氢厂本身的氢;

为时段t制氢厂h装在到MTV的氢; 为时段t制氢厂h存储的氢; 为时段t制氢厂h最少产生的氢气; 为时段t制氢厂h最多产生的氢气; 为时段t制氢厂h最少能存储的氢; 为时段t制氢厂h最多能存储的氢;

2)加氢站运行约束:

(37);

(38);

(39);

上式表示加氢站内的氢能平衡,式中, 为时段t加氢站r存储的氢; 为时段t从MTV运输到r地的总氢; 为时段t加氢站r消耗的氢负荷; 为时段t从MTV最少运输到r地的总氢; 为时段t从MTV最多运输到r地的总氢; 为时段t加氢站r最少存储的氢;

为时段t加氢站r最多存储的氢;

3)MTV运氢约束与步骤S1中的镁基运输车装卸氢能运行模型的约束条件相同;

4)EPS运行约束:

火电机组启停:

(40);

火电机组运行/停止时间:

(41);

(42);

火电机组功率上下限:

(43);

火电机组爬坡约束:

(44);

(45);

系统内功率平衡:

(46);

式中, 和 为0/1状态变量,表示火电机组的启动状态和关闭状态; 为0/1状态变量,表示火电机组是否运行; 为火电机组的运行功率; 和 分别为第i台常规机组启动和关闭所需时间; 和 分别为第i台常规机组最小出力和最大出力; 和 分别为第i台常规机组向上和向下爬坡速率; 为系统内的火电机组集合; 为系统内的风电机组集合; 为系统内的负荷节点集合; 表示制氢厂的个数; 为t时段风电机组功率;

为t时段负荷出力;

S4、考虑风能的不确定性,使用信息间隙决策理论,构建利用镁基运输车运输氢能的电‑氢系统协同优化调度模型;

利用镁基运输车运输氢能的电‑氢系统协同优化调度模型如下:决策者选择IGDT机会模型时,利用镁基运输车运输氢能的电‑氢系统协同优化调度模型如下:(47);

式中, 为机会模型不确定变量的波动范围; 为机会偏差因子; 为确定性问题下的最优结果; 为风电出力预测值; 为风电出力的不确定参数; 表示模型的成本函数、 表示等式约束; 表示不等式约束;

决策者选择IGDT鲁棒模型时,利用镁基运输车运输氢能的电‑氢系统协同优化调度模型如下:(48);

式中, 为鲁棒模型不确定变量的波动范围; 为鲁棒偏差因子;

S5、针对不同偏差因子对调度模型进行求解,根据目标函数和约束条件,利用数学规划模型求解器对利用镁基运输车运输氢能的电‑氢系统协同优化调度模型进行求解,最大限度降低系统运行成本。

2.根据权利要求1所述的一种利用镁基运输车运输氢能的电‑氢系统协同优化调度方法,其特征在于,所述步骤S4中,风电出力不确定集合 表达式如下:(49)。