中国民用航空飞行学院刘洋获国家专利权
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龙图腾网获悉中国民用航空飞行学院申请的专利一种考虑氢气制-储-输-用的电氢联合规划方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115630798B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211152467.9,技术领域涉及:G06Q10/0631;该发明授权一种考虑氢气制-储-输-用的电氢联合规划方法是由刘洋;王剑;刘希军;朱新宇设计研发完成,并于2022-09-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种考虑氢气制-储-输-用的电氢联合规划方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种考虑氢气制‑储‑输‑用的电氢联合规划方法,具体包含一种考虑氢气制‑储‑输‑用的电氢联合规划模型,并对模型中的非线性项进行优化,使得模型更便于求解;本方法站在电氢耦合系统的全局视角,从区域电氢资源整合、储氢容量配置和最优运输调度等方面综合约束,使得电氢联合运行系统的总成本最低,避免针对单一系统规划运行造成的资源浪费。因此,适宜推广应用。
本发明授权一种考虑氢气制-储-输-用的电氢联合规划方法在权利要求书中公布了:1.一种考虑氢气制-储-输-用的电氢联合规划方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1:对制氢节点进行建模,对于任意第k个制氢节点,制氢节点的电解槽集群需要满足其动态运行功率上下限要求,其制氢总量: 其中,T为规划运行的时间范围,K为制氢节点总数,表示在t时刻第k个制氢节点产生的氢气总量;ηEL表示电解槽运行效率;表示在t时刻第k个制氢节点的电解功率; 电解功率满足如下约束条件: 其中,和分别集群电解槽动态运行功率的最小和最大调节系数; S2:对电源节点进行建模,制氢用电来自电网,对接入的电源节点考虑存量基础负荷与增量制氢负荷,制氢负荷需要满足电源节点的安全运行条件,存量基础负荷功率通过预测年历史数据直接给出,而增量制氢负荷需要根据实际制氢节点的供电路连接情况进行约束,需满足: A:电源节点的负载率不超过安全运行的最大负载率;即: 其中,M为总电源节点数,由二进制01变量组成,表示第m个电源节点到第k个制氢节点的连接关系,L为二进制线路连接矩阵L=[M,K];表示第m个电源节点到第k个制氢节点在t时刻提供的制氢功率;表示第m个电源节点在t时刻的基础负荷功率;为第m个电源节点最大负载率,为额定功率; B:制氢节点每一个供电线路的功率不应该超过该线路的最大传输功率;即 其中,为线路的最大传输功率; S3:对输氢环节进行建模,输氢环节采用管束车运输液态氢,将制氢节点储氢罐内的氢通过运输网络送至用氢节点的储氢罐;其运氢量为: 其中,Tc表示运氢时刻,表示第k个制氢节点到第n个氢负荷侧路径上的运氢量,表示到第n个氢负荷侧总的运氢量; 设定每日运氢为固定时刻,其最大运氢量限制满足: 其中,和分别表示该路径运氢量的最小值和最大值; 其最大运输距离限制满足: 0≤Distk→n≤Distmax; 其中,Distk→n表示该路径的实际运氢距离,Distmax表示该路径运氢距离最大值; S4:对储氢环节进行建模,使用储氢罐和高压气态储氢技术,对制氢和用氢环节日内平衡;储氢罐需要满足储放连续和长时间尺度下物料平衡;制氢侧和用氢侧的储氢环节均需满足如下约束: 其中,NHSt表示t时刻储氢罐的储氢量;NH2,int和NH2,outt分别表示第t时刻流入和流出的氢气量,制氢节点侧NH2,int和NH2,outt分别表示电解槽制氢总量和管束车运出氢气总量,用氢节点侧NH2,int和NH2,outt分别表示管束车运入氢气总量和氢负荷用氢总量;和表示氢气流入和流出效率;NHS0和NHST分别表示初始时刻与结束时刻储氢罐的储氢量;表示氢气流出的最大值,受限于压缩机功率;和分别表示储氢罐容量的最大值和最小值; S5:对用氢环节进行建模,建立集总氢负荷模型,氢负荷用氢总量与储氢罐和运氢总量保持平衡,约束如下: 其中,表示t时刻用氢节点n储氢罐的储氢量;表示t时刻用氢节点n的用氢总量; S6:构建联合规划目标函数,目标函数包括成本与收益两部分,由于固定电网制氢电价和售氢价格,当用氢量确定后其制氢总电量和售氢总收益为常数,不参与目标函数优化,因此,本模型的目标函数仅考虑内部投资和运维成本,目标函数的具体表达式如下: 其中,CostLine表示供电线路的投资成本,CostEL表示电解槽的成本,CostCar表示氢运输成本,CostHS表示储氢罐的成本,CostHS包括制氢节点的储氢罐成本和氢负荷侧的储氢罐成本两部分;ann为现值-年金折算系数,r表示折现率,Y表示使用年限;cLine、cEL、cHS、cCar分别为线路、电解槽、储氢罐和运氢管束车的单位成本;fixLine、fixHS、fixEL分别表示供电线路、储氢罐和电解槽的固定运维成本占投资成本的比例;Distk→m表示制氢节点到电源节点之间的距离;Distk→n表示制氢节点到氢负荷之间的距离,表示第k个制氢节点的储氢罐容量,表示第n个氢负荷节点的储氢罐容量。
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