(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111484231.0 (22)申请日 2021.12.07 (71)申请人 中国科学院广州能源研究所 地址 510640 广东省广州市天河区五山能 源路2号 申请人 先进能源科 学与技术广东省实验室 汕尾分中心 　 广东电网有限责任公司汕尾供电局 (72)发明人 马泽涛　舒杰　田甜　崔琼　谭磊　 江涛斌　梁基广　 (74)专利代理 机构 广州科粤专利商标代理有限 公司 44001 代理人 劳剑东　莫瑶江 (51)Int.Cl. H02J 3/28(2006.01)H02J 3/32(2006.01) H02J 15/00(2006.01) H02J 3/38(2006.01) C25B 1/04(2021.01) C25B 9/65(2021.01) C25B 15/00(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种提高风电场经济效益的氢储配置与控 制协同优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种提高风电场经济效益的 氢储配置与控制协同优化方法， 属于新能源领 域。 该方法具体包括如下步骤： 获取一段时间内 各风机的最大有功发电功率曲线， 建立风/ 氢/储 耦合系统中制氢电解槽、 蓄电池、 氢气压缩机、 储 氢罐等各部件的稳态数学模型， 确定风/氢/储耦 合并网系统的经济性优化目标并形成经济性配 置优化问题， 对优化问题进行凸化处理使其满足 凸优化条件， 采用凸优化求解该优化问题同步得 到各个部件在最优控制下的最优容量配置。 该方 法可同步优化系统配置与控制， 且在优化中考虑 了蓄电池和电解槽的非线性效率， 大幅降代了 风/氢/储耦 合并网系统的设计周期， 提高了设计 与控制精度。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114172175 A 2022.03.11 CN 114172175 A 1.一种提高风电场经济效益的氢储配置与控制协同优化方法， 其特征在于， 用于风/ 氢/储耦合系统， 所述风/氢/储耦合系统包括交流电网， 所述交流电网通过一整流器电性连 接有直流母线， 所述直流母线通过逆变器电性连接有若干风机、 至少一蓄电池、 制氢电解 槽、 氢气压缩机和储氢 罐， 所述方法包括以下步骤： 获取设定时间段内各风机的最大有功发电功率曲线； 建立所述风/氢/储耦合系统的制氢蓄电池、 电解槽、 氢气压缩机和储氢罐的稳态数学 模型； 确定所述 风/氢/储耦合系统的经济性优化目标， 并形成经济性配置优化问题； 对所述经济性配置优化问题进行凸化处理使其满足凸优化条件， 采用凸优化求解所述 经济性配置优化问题同步得到各个部件在最优 控制下的最优容 量配置。 2.根据权利要求1所述的提高风电场经济效益的氢储配置与控制协同优化方法， 其特 征在于， 制氢蓄电池、 电解槽、 氢气压缩机和储氢 罐的稳态数 学模型具体为： Eb(k+1)＝Eb(k)‑Pb(k)    (3) 式中， k是当前采样时刻， Pelz和Pb分别是电解槽的输入功率和蓄电池的总 功率， p2， p1和 p0是基准电解槽功率曲线的拟合系数， 是产氢率， Bb是蓄电池功率损耗， nb是蓄电池单体 个数， Rb是电池单体内阻， Vb是电池单体端电压， Eb是电池容量， αcmpr是氢气压缩机单位时间 内每压缩单位氢气所需能耗， Pcmpr是压缩机工作功率， selz为电解槽的缩放倍率， Ehd是氢气 需求量。 3.根据权利要求2所述的提高风电场经济效益的氢储配置与控制协同优化方法， 其特 征在于， 所述 风/氢/储耦合系统需满足以下功率平衡关以及运行约束： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114172175 A 2式中， Pg是并网功率， Pwt,i是第i个风机输出有功功率， N是风机个数， 是 基准电池最小、 最大输出功率， 是基准电池最小、 最大电量， 是基准储氢罐的最小、 最大容量， 是基准电解槽的最小、 最大产氢量， 是基准压缩机的最小、 最大压缩功率， 是第i台风机的最小、 最 大输出有功功率， sbat， stk， selz， scmpr是电池容量、 储氢罐、 电解槽和压缩机的容量或功率倍 率因子。 4.根据权利要求1所述的提高风电场经济效益的氢储配置与控制协同优化方法， 其特 征在于， 所述 风/氢/储耦合系统的经济性优化目标函数 具体为： 式中， J*是收益函数， pele是并网电价， ph是氢气售价， Nk是采样窗口长度， Δt是采样时 间， celz,base、 cbat,base、 ctk,base和ccmpr,base分别是电解槽、 蓄电池、 储氢罐和压缩机在基准容量 下的价格。 5.根据权利要求4所述的提高风电场经济效益的氢储配置与控制协同优化方法， 其特 征在于， 所述 风/氢/储耦合系统的经济性配置优化问题具体为： max J*                                              (15‑a) s.t. (1)～(14)                                            (15‑b) Eb(0)＝Eb(N)                                          (15‑c) Etk(0)＝0                                             (15‑d) 6.根据权利要求4所述的提高风电场经济效益的氢储配置与控制协同优化方法， 其特 征在于， 所述凸优化条件具体为： 7.根据权利要求1所述的提高风电场经济效益的氢储配置与控制协同优化方法， 其特 征在于， 设定时间段的尺度包括但不限于年、 月、 季、 日。 8.根据权利要求1所述的提高风电场经济效益的氢储配置与控制协同优化方法， 其特 征在于， N个风机在k时刻的最大有功 功率可以表示 为 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114172175 A 3