[发明专利]一种考虑交通流量捕获的风-氢-电网耦合规划方法

说明书

本发明涉及一种考虑交通流量捕获的风‑氢‑电网耦合规划方法。首先，依据氢燃料汽车在交通网络中的加氢逻辑规则，引入网络扩展技术增加初始交通网络的节点和弧，进而形成扩展交通网络；其次，同时考虑交通网络约束、电力网络约束和设备运行约束，构建以系统成本最小化为目标函数的考虑交通流量捕获的风‑氢‑电网耦合规划模型；最后，通过Cplex求解所提的混合整数二阶锥模型，得到制氢加氢站和风电场的规划优化方案，包括规模确定、运行策略和位置布局。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是一种考虑交通流量捕获的风-氢-电网耦合规划方法。

背景技术

近年来，氢燃料汽车成为各大汽车厂商关注的焦点，使得其数量蓬勃增长。可是，氢燃料汽车的快速扩张仍然面临着诸多的挑战。氢基础设施数量的严重不足被认为是一个关键的因素，因为这会影响车主加氢的便利性，降低氢燃料汽车对潜在消费者的吸引力。为解决这一问题，除了政府政策的持续大力支持外，优化制氢加氢站的运行和规划也是一项重要的举措。

假使制氢加氢站电解水的能量来自于电网，那么其生产会对电力系统的运行状态产生影响，当规划不合理时，可能引发诸如节点电压越限和线路电流越限等诸多问题，从而给电力系统的安全运行带来新的压力与挑战。此外，随着氢燃料汽车逐渐成为交通系统的重要组成部分，制氢加氢站的位置和容量也会影响氢燃料汽车车主的燃料补充行为和车辆的交通状况。可见，通过制氢加氢站这一媒介，电力系统与交通系统实现融合交互。考虑到氢燃料汽车与新能源结合可以降低碳排放、提高配网可靠性和延缓电网升级，因而有必要考虑制氢加氢站与可再生能源的结合。

现有的风-氢-电网耦合规划方法中鲜有考虑交通网络与电力网络的约束，同时涉及制氢加氢站与可再生能源的结合，从而实现整个系统规划与运行的有机融合。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种考虑交通流量捕获的风-氢-电网耦合规划方法，通过制氢加氢站这一纽带有效地联结电力网络与交通网络，同时引入可再生能源风电，构建制氢加氢站、风电场与电力网络的联合规划模型，以更加符合实际地给出制氢加氢站的最优配置和运行策略以及风电场的最佳部署方案。

本发明采用以下方案实现：一种考虑交通流量捕获的风-氢-电网耦合规划方法，包括以下步骤：

步骤S1：确定风电场参数和制氢加氢站各个设备参数，获取交通网络数据和电力网络数据；

步骤S2：引入交通网络扩展技术，增加初始交通网络的节点和弧，形成扩展交通网络，用以保证氢燃料汽车在交通网的加氢逻辑规则得以满足；

步骤S3：以最小化系统成本为目标，考虑交通网络约束、电力网络约束和设备运行约束，构建考虑交通流量捕获的风-氢-电网耦合规划模型；

步骤S4：根据构建的风-氢-电网耦合规划模型，通过CPLEX求解式(1)-式(41)得到制氢加氢站的最优配置和运行策略以及风电场的最佳部署方案。

进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：针对任一段旅程/路径q，新增两个节点，包括其起点a之前的u节点和终点b之后的v节点，连接(u，a)和(b，v)且使得d_q(u,a)＝d_q(b,v)＝R，则扩展交通网络中路径q上的节点集合

其中，d_q(u,a)为路径q上u节点与a节点之间的最短距离；R是氢燃料汽车在驶进和驶离交通网络前后需要继续行驶的距离；N_q是初始交通网络中路径q上的节点集合；

步骤S22：针对任一段旅程/路径q，如果路径q上e节点和f节点满足o_q(e)＜o_q(f)且d_q(e,f)≤d_HFV，连接e节点和f节点，则扩展交通网络中路径q上的弧集合