本發(fā)明涉及能源電力，具體而言，涉及一種考慮風(fēng)光出力校正的綠電氫氨柔性調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、綠電氫氨系統(tǒng)利用風(fēng)電和光伏等綠色可再生能源制取“綠氫”，并進(jìn)一步生產(chǎn)“綠氨”，減少溫室氣體排放，推動(dòng)能源電力行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型。綠電氫氨調(diào)度系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和優(yōu)化氫能生產(chǎn)、儲(chǔ)存、輸送和使用過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，根據(jù)風(fēng)光出力預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)發(fā)電量、制氫設(shè)備狀態(tài)、儲(chǔ)氫量、合成氨負(fù)荷等需求，考慮風(fēng)光出力預(yù)測(cè)不確定性、制氫電解槽、儲(chǔ)氫罐等約束條件，優(yōu)選購(gòu)電、用電、制氫、用氫等策略，進(jìn)行智能決策與排產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)柔性制氫。

2、風(fēng)光出力受風(fēng)力和光強(qiáng)等自然條件影響很大，故而具有很大程度的不確定性，調(diào)度系統(tǒng)需要具有一定的柔性以應(yīng)對(duì)風(fēng)光出力的這種實(shí)時(shí)變化且預(yù)測(cè)不確定度很高的特性，以緩解后續(xù)對(duì)電解槽等制氫設(shè)備和儲(chǔ)氫罐等儲(chǔ)氫設(shè)備安全運(yùn)行的影響。此外，針對(duì)調(diào)度預(yù)測(cè)時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)的問題，需要有合適的優(yōu)化策略以加快調(diào)度算法計(jì)算速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種考慮風(fēng)光出力校正的綠電氫氨柔性調(diào)度方法及系統(tǒng)，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一個(gè)技術(shù)問題。

2、一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種考慮風(fēng)光出力校正的綠電氫氨柔性調(diào)度方法，包括：

3、建立氫氨系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、約束條件和目標(biāo)函數(shù)；

4、獲取廠商提供的未來預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)光出力預(yù)測(cè)；

5、根據(jù)廠商提供的風(fēng)光出力預(yù)測(cè)的提供時(shí)間與調(diào)度預(yù)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間差，設(shè)置風(fēng)光出力預(yù)測(cè)的不確定度；

6、根據(jù)所述風(fēng)光出力預(yù)測(cè)不確定度，對(duì)廠商提供的所述風(fēng)光出力預(yù)測(cè)進(jìn)行校正，得到不確定度區(qū)間；

7、根據(jù)所述數(shù)學(xué)模型，計(jì)算當(dāng)前儲(chǔ)氫罐的使用率；

8、根據(jù)所述使用率，在所述不確定度區(qū)間中確定參與調(diào)度算法的風(fēng)光出力預(yù)測(cè)值；

9、將需要給出調(diào)度指令和預(yù)測(cè)變量的時(shí)間段均分為m小段，每一小段包含l個(gè)時(shí)間點(diǎn)；

10、確定決策變量為m個(gè)小段首尾時(shí)刻的m+1個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率、合成氨負(fù)荷及合成氨負(fù)荷調(diào)整時(shí)刻；

11、根據(jù)氫氨系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)及約束條件，確定所述決策變量的尋優(yōu)區(qū)間；

12、在所述尋優(yōu)區(qū)間內(nèi)對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行迭代尋優(yōu)，得到尋優(yōu)集合；所述尋優(yōu)集合包含每次迭代得到的m+1個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率、合成氨負(fù)荷及合成氨負(fù)荷調(diào)整時(shí)刻；

13、根據(jù)每次迭代得到的m+1個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率，計(jì)算對(duì)應(yīng)迭代周期內(nèi)所有時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率；

14、針對(duì)每一次迭代周期，根據(jù)所有時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率、風(fēng)光出力預(yù)測(cè)值和所述數(shù)學(xué)模型，計(jì)算調(diào)度周期內(nèi)所有時(shí)間點(diǎn)的約束變量；

15、判斷各個(gè)迭代周期內(nèi)所有時(shí)間點(diǎn)的約束變量是否滿足所述約束條件，若不滿足，則舍棄對(duì)應(yīng)迭代結(jié)果；若滿足，則將對(duì)應(yīng)迭代結(jié)果加入備選集合；

16、從所述備選集合中取所述目標(biāo)函數(shù)最小時(shí)對(duì)應(yīng)的決策變量，作為優(yōu)化結(jié)果。

17、可選地，風(fēng)光出力預(yù)測(cè)包括風(fēng)電出力預(yù)測(cè)和光電出力預(yù)測(cè)，其中，

18、所述風(fēng)電出力預(yù)測(cè)的不確定度表示為

19、δtwind表示廠商提供的風(fēng)電出力預(yù)測(cè)的提供時(shí)間與調(diào)度預(yù)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間差，和分別表示廠商提供的風(fēng)電出力預(yù)測(cè)的提供時(shí)間與調(diào)度預(yù)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間差上下限，和分別表示風(fēng)電出力預(yù)測(cè)不確定度的上下限；

20、所述風(fēng)電出力預(yù)測(cè)的不確定度區(qū)間為其中，表示廠商提供的風(fēng)電出力預(yù)測(cè)，表示校正后風(fēng)電出力預(yù)測(cè)；

21、所述光電出力預(yù)測(cè)的不確定度表示為

22、廠商提供的光電出力預(yù)測(cè)的提供時(shí)間與調(diào)度預(yù)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間差，和分別表示廠商提供的光電出力預(yù)測(cè)的提供時(shí)間與調(diào)度預(yù)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間差上下限，和分別表示光電出力預(yù)測(cè)不確定度的上下限；

23、所述光電出力預(yù)測(cè)的不確定度區(qū)間為其中，表示廠商提供的光電出力預(yù)測(cè)，表示校正后光電出力預(yù)測(cè)。

24、可選地，儲(chǔ)氫罐使用率為其中，pht表示儲(chǔ)氫罐當(dāng)前壓力、表示儲(chǔ)氫罐壓力下限、表示儲(chǔ)氫罐壓力上限。

25、可選地，根據(jù)所述使用率，在不確定度區(qū)間中確定參與調(diào)度算法的風(fēng)光出力預(yù)測(cè)值，具體為：

26、若當(dāng)前儲(chǔ)氫罐的使用率低于50％，則設(shè)置參與調(diào)度算法的風(fēng)電出力預(yù)測(cè)值為設(shè)置參與調(diào)度算法的光電出力預(yù)測(cè)值為若當(dāng)前儲(chǔ)罐的使用率大于等于50％，則設(shè)置參與調(diào)度算法的風(fēng)電出力預(yù)測(cè)值為設(shè)置參與調(diào)度算法的光電出力預(yù)測(cè)值為

27、可選地，所述約束條件包括電解槽功率約束、合成氨負(fù)荷約束和合成氨負(fù)荷調(diào)整時(shí)間間隔約束，其中，

28、所述電解槽功率約束表示為表示電解槽功率下限，表示電解槽功率上限；所述合成氨負(fù)荷約束表示為表示合成氨負(fù)荷下限，表示合成氨負(fù)荷上限；合成氨負(fù)荷調(diào)整時(shí)間間隔約束表示為tam,t+1≥tam,t+δtam,adj，其中，tam,t表示前一次合成氨負(fù)荷調(diào)整時(shí)刻、tam,t+1表示下一次合成氨負(fù)荷調(diào)整時(shí)刻、δtam,adj表示合成氨負(fù)荷兩次調(diào)整時(shí)間間隔下限。

29、可選地，電解槽功率的尋優(yōu)區(qū)間表示為pe,i，min≤pe,i≤pe,i，max，其中，

30、合成氨負(fù)荷的尋優(yōu)區(qū)間表示為pam,k+1，min≤pam,k+1≤pam,k+1，max，其中，pvel,am表示合成氨負(fù)荷調(diào)整速率上限，δt表示調(diào)度周期相鄰時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間間隔；

31、合成氨負(fù)荷調(diào)整時(shí)刻的尋優(yōu)區(qū)間表示為tam,t+1,min≤tam,t+1≤tam,t+1,max，其中，tam,t+1,min＝max(tam,t+δtam,adj,ti)，tam,t+1,max＝t1+δt，ti表示第i個(gè)調(diào)度周期所處的時(shí)刻，t1表示第1個(gè)調(diào)度周期所處的時(shí)刻，δt表示需要給出調(diào)度指令和預(yù)測(cè)變量的時(shí)間長(zhǎng)度。

32、可選地，在所述尋優(yōu)區(qū)間內(nèi)對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行迭代尋優(yōu)，具體為：

33、設(shè)置所述決策變量的尋優(yōu)初值；

34、基于所述尋優(yōu)初值，在所述尋優(yōu)區(qū)間內(nèi)對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行貝葉斯迭代尋優(yōu)，得到貝葉斯優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)集合為objj，j＝1,2,...,k，k表示循環(huán)次數(shù)；貝葉斯迭代得到的m+1個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率表示為peo,i,i＝1,2...m+1；其中，

35、每個(gè)小段起點(diǎn)和終點(diǎn)的電解槽功率滿足：

36、pe,i,1表示第i個(gè)時(shí)間段起點(diǎn)的電解槽功率，pe,i,l表示第i個(gè)時(shí)間段終點(diǎn)的電解槽功率。

37、可選地，根據(jù)每次迭代得到的m+1個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率，計(jì)算對(duì)應(yīng)迭代周期內(nèi)所有時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率，具體為：

38、設(shè)調(diào)度指令的時(shí)間間隔為δt?h，計(jì)算得到調(diào)度時(shí)間點(diǎn)總數(shù)為n＝δt/δt，則l＝n/m+1；

39、設(shè)電解槽功率在每個(gè)小段內(nèi)的l個(gè)點(diǎn)上均線性變化，則各時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率表示為pe,i,m＝pe,i,1+(m-1)/(l-1)*(pe,i,l-pe,i,1),m＝1,2,...l。

40、可選地，所述數(shù)學(xué)模型至少包括電力平衡模型、電解槽模型和儲(chǔ)氫罐模型；所述約束條件還包括電力約束，電解槽功率調(diào)整速率約束和儲(chǔ)氫罐約束；其中，

41、電力平衡模型表示為表示風(fēng)電預(yù)測(cè)功率，表示光電預(yù)測(cè)功率，ppur表示購(gòu)電功率，pgip表示棄電功率，pe表示電解槽功率；

42、電解槽模型表示為表示電解槽產(chǎn)氫速率，te表示電解槽溫度，f()表示電解槽產(chǎn)氫速率與電解槽功率和溫度的關(guān)系；

43、儲(chǔ)氫罐模型表示為nht表示儲(chǔ)氫罐氫氣摩爾量，pht表示儲(chǔ)氫罐壓力，vht表示儲(chǔ)氫罐容積，r表示普適氣體常數(shù)，tht表示儲(chǔ)氫罐溫度；

44、電力約束表示為表示購(gòu)電功率上限；

45、電解槽功率調(diào)整速率約束表示為pe,n-pe,velδt≤pe,n+1≤pe,n+pe,velδt，pe,n表示調(diào)度周期內(nèi)第n個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率，pe,n+1表示調(diào)度周期內(nèi)第n+1個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率，pe,vel表示電解槽功率調(diào)整速率上限，δt表示相鄰時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間間隔；

46、儲(chǔ)氫罐約束表示為表示儲(chǔ)氫罐壓力下限，表示儲(chǔ)氫罐壓力上限。

47、另一方面，本發(fā)明還提供一種考慮風(fēng)光出力校正的綠電氫氨柔性調(diào)度系統(tǒng)，包括：

48、建立模塊，用于建立氫氨系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、約束條件和目標(biāo)函數(shù)；

49、獲取模塊，用于獲取廠商提供的未來預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)光出力預(yù)測(cè)；

50、設(shè)置模塊，用于根據(jù)廠商提供的風(fēng)光出力預(yù)測(cè)的提供時(shí)間與調(diào)度預(yù)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間差，設(shè)置風(fēng)光出力預(yù)測(cè)的不確定度；

51、校正模塊，用于根據(jù)所述風(fēng)光出力預(yù)測(cè)不確定度，對(duì)廠商提供的所述風(fēng)光出力預(yù)測(cè)進(jìn)行校正，得到不確定度區(qū)間；

52、第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述數(shù)學(xué)模型，計(jì)算當(dāng)前儲(chǔ)氫罐的使用率；

53、第一確定模塊，用于根據(jù)所述使用率，在所述不確定度區(qū)間中確定參與調(diào)度算法的風(fēng)光出力預(yù)測(cè)值；

54、劃分模塊，用于將需要給出調(diào)度指令和預(yù)測(cè)變量的時(shí)間段均分為m小段，每一小段包含l個(gè)時(shí)間點(diǎn)；

55、第二確定模塊，用于確定決策變量為m個(gè)小段首尾時(shí)刻的m+1個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率、合成氨負(fù)荷及合成氨負(fù)荷調(diào)整時(shí)刻；

56、第三確定模塊，用于根據(jù)氫氨系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)及約束條件，確定所述決策變量的尋優(yōu)區(qū)間；

57、尋優(yōu)模塊，用于在所述尋優(yōu)區(qū)間內(nèi)對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行迭代尋優(yōu)，得到尋優(yōu)集合；所述尋優(yōu)集合包含每次迭代得到的m+1個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率、合成氨負(fù)荷及合成氨負(fù)荷調(diào)整時(shí)刻；

58、第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)每次迭代得到的m+1個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率，計(jì)算對(duì)應(yīng)迭代周期內(nèi)所有時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率；

59、第三計(jì)算模塊，用于針對(duì)每一次迭代周期，根據(jù)所有時(shí)間點(diǎn)的電解槽功率、風(fēng)光出力預(yù)測(cè)值和所述數(shù)學(xué)模型，計(jì)算調(diào)度周期內(nèi)所有時(shí)間點(diǎn)的約束變量；

60、判斷模塊，用于判斷各個(gè)迭代周期內(nèi)所有時(shí)間點(diǎn)的約束變量是否滿足所述約束條件，若不滿足，則舍棄對(duì)應(yīng)迭代結(jié)果；若滿足，則將對(duì)應(yīng)迭代結(jié)果加入備選集合；

61、選取模塊，用于從所述備選集合中取所述目標(biāo)函數(shù)最小時(shí)對(duì)應(yīng)的決策變量，作為優(yōu)化結(jié)果。

62、本發(fā)明實(shí)施例的創(chuàng)新點(diǎn)包括：

63、1、本實(shí)施例中，對(duì)風(fēng)光預(yù)測(cè)功率進(jìn)行不確定度校正處理，并采用不確定度衡量風(fēng)光預(yù)測(cè)功率的不確定程度，緩解風(fēng)光出力不確定性對(duì)調(diào)度系統(tǒng)的影響，然后根據(jù)儲(chǔ)氫罐使用率確定調(diào)度方法實(shí)際使用的風(fēng)光出力預(yù)測(cè)，是本發(fā)明實(shí)施例的創(chuàng)新點(diǎn)之一。

64、2、本實(shí)施例中，采用貝葉斯優(yōu)化算法對(duì)需要給出調(diào)度指令的時(shí)間段進(jìn)行分段尋優(yōu)，提高算法的尋優(yōu)速度，使得“綠氫”生產(chǎn)得以安全穩(wěn)定生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行，是本發(fā)明實(shí)施例的創(chuàng)新點(diǎn)之一。