一种微电网系统及其运行方法与流程

本发明涉及微电网，尤其涉及一种微电网系统及其运行方法。

背景技术：

1、电解水制氢技术作为消纳富余可再生能源的有效途径，已成为微电网系统的重要组成部分。然而，电网出于整体安全稳定运行的考虑，对接入的微电网提出了严格的上/下网功率限制和电量限制要求。

2、可再生能源出力的波动性和间歇性与电网的刚性限制形成了矛盾，对微电网自身的实时功率平衡和网架稳定性构成了巨大挑战。为平抑功率波动，当前常规技术手段是配置储能电池、超级电容器等功率型灵活调节装置。但这无疑增加了系统的初始投资成本和后期维护成本。

3、目前，尚未有成熟的微电网系统能够系统性地解决此问题。大多数系统要么为满足稳定性而过度配置储能，导致经济性差；要么为追求经济性而忽视了对电网调度要求的严格遵从及系统长期运行的稳定性。因此，亟需一种能够同时兼顾调度要求、运行稳定性和全生命周期经济性的微电网系统解决方案及其运行方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种微电网系统及其运行方法。

2、本发明的另一个目的在于提出微电网系统及其运行装置。

3、本发明的第三个目的在于提出一种电子设备。

4、本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

5、为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了微电网系统及其运行方法，包括：

6、s1，基于可再生能源发电功率的波动特性、电网交互功率限制和系统频率稳定要求，通过迭代仿真确定储能单元满足频率稳定约束的最小额定容量；

7、s2，根据制氢单元的故障率和非计划停机次数，对最小额定容量进行修正，得到考虑故障冲击的储能单元最终配置容量；

8、s3，基于最终配置容量，以全生命周期经济性最优为目标，构建包含发电收益、制氢收益、设备折旧成本和设备损耗成本的目标函数；

9、s4，在满足电网交互约束、制氢单元运行约束和储能单元荷电状态约束的条件下，滚动优化求解下一时段发电单元、制氢单元、储能单元及与电网交互功率的设定值。

10、可选的，基于可再生能源发电功率的波动特性、电网交互功率限制和系统频率稳定要求，通过迭代仿真确定储能单元满足频率稳定约束的最小额定容量，包括：

11、基于系统允许的最大频率偏差和等效惯性时间常数构建频率动态响应模型，根据所述频率动态响应模型和可再生能源发电功率的秒级波动数据；

12、从初始储能容量开始运行全系统时域仿真，在仿真过程中监测系统频率偏差，当所述系统频率偏差超过所述最大频率偏差时，增大储能容量并重新仿真，直至所述系统频率偏差始终保持在所述最大频率偏差以内。

13、可选的，根据制氢单元的故障率和非计划停机次数，对最小额定容量进行修正，得到考虑故障冲击的储能单元最终配置容量，包括：

14、根据制氢单元的额定功率和故障率确定单次故障的功率冲击量，基于所述功率冲击量和安全系数计算储能单元所需的最小功率修正值，基于所述功率冲击量和系统允许的故障响应调节时间计算储能单元所需的额外容量修正值，将所述最小额定容量与所述额外容量修正值之和作为所述最终配置容量。

15、可选的，基于最终配置容量，以全生命周期经济性最优为目标，构建包含发电收益、制氢收益、设备折旧成本和设备损耗成本的目标函数，包括：

16、目标函数计算公式为：

17、

18、

19、其中，为t时刻的氢市场价格，为t时刻的产氢量，为t时刻的电网电价，为t时刻与电网的交互功率，为储能折旧成本，为制氢折旧成本，为运行维护成本，为无制氢系统故障状态下的设备损耗成本，为全年因故障事件导致的设备损耗成本；为全年因故障事件导致的储能总充放电量，为储能额定容量，为储能允许最大放电深度，为更换整个储能系统的单位容量成本，为制氢系统故障率，为单次故障造成的制氢系统损耗成本。

20、可选的，滚动优化求解过程中采用模型预测控制框架，基于预测的可再生能源出力、电价和氢价数据，得到下一时段发电单元、制氢单元、储能单元及与电网交互功率的最优设定值。

21、为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种微电网系统及其运行装置，包括：

22、仿真模块，用于基于可再生能源发电功率的波动特性、电网交互功率限制和系统频率稳定要求，通过迭代仿真确定储能单元满足频率稳定约束的最小额定容量；

23、修正模块，用于根据制氢单元的故障率和非计划停机次数，对最小额定容量进行修正，得到考虑故障冲击的储能单元最终配置容量；

24、构建模块，用于基于最终配置容量，以全生命周期经济性最优为目标，构建包含发电收益、制氢收益、设备折旧成本和设备损耗成本的目标函数；

25、求解模块，用于在满足电网交互约束、制氢单元运行约束和储能单元荷电状态约束的条件下，滚动优化求解下一时段发电单元、制氢单元、储能单元及与电网交互功率的设定值。

26、关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

27、为达上述目的，本申请第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：处理器和存储器；其中，所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于实现如第一方面实施例所述的微电网系统及其运行方法。

28、为达上述目的，本申请第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的微电网系统及其运行方法。

29、本发明实施例的具有以下有益效果：

30、本发明通过系统化的建模和优化，能够灵活适应电网不同的上/下网功率和电量限制要求，以及下游氢市场需求和价格的波动；首次将满足电网调度要求、系统频率稳定性（通过储能下限配置）、设备可靠性（制氢故障率影响）和全生命周期经济性纳入统一的框架中进行综合优化，确保了系统在苛刻条件下仍能在稳定性和经济性之间取得最佳平衡；提出了针对不同场景（如氢全部消纳或部分消纳）的运行策略，不仅考虑了实时优化，还通过mpc框架考虑了预测信息，为微电网的长周期、高效、稳定运行提供了清晰、可执行的参考方案，显著提升了系统的实用性和投资价值。

1.一种微电网系统及其运行方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于可再生能源发电功率的波动特性、电网交互功率限制和系统频率稳定要求，通过迭代仿真确定储能单元满足频率稳定约束的最小额定容量，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据制氢单元的故障率和非计划停机次数，对最小额定容量进行修正，得到考虑故障冲击的储能单元最终配置容量，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于最终配置容量，以全生命周期经济性最优为目标，构建包含发电收益、制氢收益、设备折旧成本和设备损耗成本的目标函数，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滚动优化求解过程中采用模型预测控制框架，基于预测的可再生能源出力、电价和氢价数据，得到下一时段发电单元、制氢单元、储能单元及与电网交互功率的最优设定值。

6.一种微电网系统及其运行装置，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器；

8.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。