[发明专利]电热氢多能源站系统运行成本确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力分析方法，尤其涉及一种电热氢多能源站系统运行成本确定方法。

背景技术

在电力系统中，通过氢能源对电力系统的运行进行调度，能够有效缓解弃风、弃光现象，在氢能源应用于电力系统时，通过电网中多余的电能电解水生成氢气进行储能，当电力系统负荷过重时，则通过氢燃料电池产生电能补充到电网中，但是，电解水的过程中需要将温度维持在50-80℃这一范围内，才能保证电能最大化转换氢能源进行存储，否则，为了维持电解水的温度，电能过多的转化为热能被散发，因此，需要通过锅炉对热量进行补充；而电网的运行分析，除了现有的潮流计算等分析对电网的稳定性分析外，还需要对电网的运行成本进行分析，才能保证有限的资源被合理且最大化利用，而现有的电网的运行成本分析中，仅仅考虑了电网层面的运行分析，对于氢能源的转化过程以及余热锅炉的成本分析并没有考虑其中，目前，并没有一种有效的手段针对于电网的运行成本进行准确分析。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电热氢多能源站系统运行成本确定方法，能够对充分考虑氢能源转化过程和余热锅炉的成本在电网成本中的影响，从而能够准确得出电网的运行成本，进而利于电网调度中的资源被合理利用，而且，在分析过程中，还能够对氢能源的转化过程形成准确分析，能够为电网稳定性的准确分析提供可靠的数据参考。

本发明提供的一种电热氢多能源站系统运行成本确定方法，包括如下步骤：

S1.获取电热氢多能源站系统中的电解池、氢燃料电池以及余热锅炉的运行参数；

S2.根据所获取的参数计算电解池功率、氢燃料电池功率以及余热锅炉的功率；

S3.建立系统运行成本目标函数，将计算得到的各功率值带入到目标函数中确定电热氢多能源站系统的运行成本，其中目标函数为：

其中，

P_i(i＝GRID,ELZ,FC,GB)分别表示电网的功率、电解池的功率、氢燃料电池的功率以及余热锅炉的功率；

C_i(i＝GRID,ELZ,FC,GB,H₂)分别表示电网的使用单价、电解池的使用单价、氢燃料电池的使用单价以及余热锅炉的使用单价；

C_OM,GB为余热锅炉的维护成本，LHV_NG为天然气的低位热值，C_NG为天然气的单价，C_H2为氢气的单价，J_H2为氢气的售出溢价，为氢燃料电池反应后剩余的氢气的量；N为控制步数。

进一步，根据如下方法计算电解池的功率：

计算电解池的电压U_elz：U_elz＝U_rev+U_act+U_ohm；

U_rev为电解池的可逆电压；U_act为电解池的活化过电压，U_ohm为欧姆过电压；

根据计算出的电解池的电压以及注入到电解池中的电流I并由公式P＝UI计算电解池的功率。

进一步，通过如下公式计算为电解池的可逆电压U_rev：

Urev(T)＝1.5184-1.5421*10^-3T+9.523*10^-5T ln T+9.84*10^-8T²；R为气体常数，T为电解池的热力学温度，p为电解池的压强，p_v为电解质溶液的蒸汽压，为纯水的蒸汽压。

进一步，U_act为电解池的活化过电压通过如下公式计算：

U_act＝U_act,a+|U_act,c|；

R为气体常数，T为电解池的热力学温度，i为电流密度，i₀为交换电流密度，α_a为阳极的电荷转移系数，α_c为阴极的电荷转移系数。