本發明涉及了電力系統規劃，具體涉及了一種新能源制氫氨醇的容量配置方法、系統、設備及介質。

背景技術：

1、氫能作為一種清潔、可儲存的能源，其在新能源和可再生能源領域中具有巨大的發展潛力。合成氨行業是我國碳排較高的化工行業，而綠氨生產過程接近“零碳”，有助于實現“雙碳”目標。大力發展綠醇，也可以促進甲醇產業進行綠色低碳轉型。近年來，通過新能源制氫氨醇得到快速發展。但在規劃階段，合理確定風電、光伏、電儲能及制氫電解槽、儲氫裝置等合理規模是一個復雜的問題，需要考慮多個因素，包括資源稟賦、電-氫耦合、儲電儲氫配合、技術運行特點等。因此確定考慮儲氫的新能源制氫氨醇的容量配置需要進行全面的研究和分析，綜合考慮多種因素，進行優化計算，為規劃設計提供參考。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種新能源制氫氨醇的容量配置方法、系統、設備及介質，用于獲得確定風電、光伏、電儲能及制氫電解槽、儲氫裝置等合理規模，為規劃設計提供參考。

2、本發明的目的是由以下技術方案實現的：

3、第一方面，本發明提供了一種新能源制氫氨醇的容量配置方法，包括：

4、獲取被研究的新能源制氫氨醇一體化系統的產出目標要求數據、性能約束與投資參數；

5、以經濟性最優為目標，確定優化目標函數；；

6、根據新能源制氫氨醇一體化項目的物理過程，建立數學優化模型，基于數學優化模型的約束條件，對數學優化模型進行求解，得到各類電源容量規模以及對應運行結果。

7、作為本發明的進一步改進，根據新能源制氫氨醇一體化項目的物理過程，建立數學優化模型，具體包括：

8、f＝min(ca+cb+cd)

9、ca＝cw×ω1+cs×ω2+ce×ω3

10、

11、式中，ca為電環節年費用；cb為氫環節年費用；cd為主網購電費用；cw為風電裝機容量；ω1為風電年費系數；cs為光伏裝機容量；ce為電儲能裝機容量；ω2為光伏年費系數；ω3為電儲能年費系數；為制氫裝機容量；ch為氫儲能功率；eh為氫儲能能量；ω4為制氫年費用系數；ω5為氫儲能年費用系數；ω6為氫儲能能量年費用系數；為主網購電電量，μ1為購電電價。

12、作為本發明的進一步改進，所述數學優化模型中，關于電環節的發電量總量約束為：

13、

14、式中，ee為總發電量，η1為目標發電量與氫負荷發電總量比值；為t時刻的風電負荷功率；為t時刻的光伏負荷功率。

15、作為本發明的進一步改進，電環節的發電量總量約束包括電功率平衡約束、風電和光電出力約束以及電儲能約束：

16、所述電功率平衡約束為：

17、

18、風電和光電出力約束為：

19、

20、電儲能約束為：

21、ee＝ce*te

22、

23、式中，分別表示t時刻的風電負荷功率、光伏負荷功率、電儲能負荷功率、主網購電負荷功率以及制氫負荷功率；分別為t時刻的風電資源輸入數據和光伏資源輸入數據；cw和cs分別為風電裝機容量和光伏的裝機容量；ee為電儲能的能量，te為電儲能的時長，和分別為t時刻和t-1時刻電儲能的能量，eeffic為電儲能的充電效率；和分別為t時刻電儲能充放電狀態的0-1整數變量，和分別為t時刻電儲能的放電功率和充電功率。

24、作為本發明的進一步改進，所述數學優化模型中，關于氫環節的氫負荷總量約束為：

25、

26、式中，為t時刻的氫氨醇負荷的功率；eche為氫負荷總量。

27、作為本發明的進一步改進，關于氫環節的氫負荷總量約束包括氫功率平衡約束、氫功率上下限約束以及氫儲能約束：

28、所述氫功率平衡約束為：

29、

30、氫功率上下限約束為：

31、

32、氫儲能約束為：

33、eh＝ch*th

34、

35、

36、式中，為氫儲能的功率，為氨醇負荷的功率；為氫功率的上下限，為氨醇負荷功率的上下限；eh為氫儲能的能量，th為氫儲能的時長，和分別為t時刻和t-1時刻氫儲能的能量，heffic為氫儲能的充氫效率；和分別為t時刻氫儲能充放電狀態的0-1整數變量，和分別為t時刻氫儲能的放電功率和充電功率，ch為氫儲能的規模。

37、作為本發明的進一步改進，所述氫儲能約束中氫儲能的放電功率和充電功率以及制氫負荷功率滿足的條件為：

38、

39、式中，為主網購電電量，η2為目標下網電量與氫負荷總量比值；eche為氫負荷總量。

40、第二方面，本發明提供了一種新能源制氫氨醇的容量配置系統，用于實現上述的新能源制氫氨醇的容量配置方法，包括：

41、數據采集模塊，用于獲取被研究的新能源制氫氨醇一體化系統的產出目標要求數據、性能約束與投資參數；

42、模型構建模塊，用于以經濟性最優為目標，確定優化目標函數；

43、容量配置模塊，用于根據新能源制氫氨醇一體化項目的物理過程，建立數學優化模型，基于數學優化模型的約束條件，對數學優化模型進行求解，得到各類電源容量規模以及對應運行結果。

44、第三方面，本發明提供了一種存儲一個或多個程序的計算機可讀存儲介質，所述一個或多個程序包括指令，所述指令當由計算設備執行時，使得所述計算設備執行上述的新能源制氫氨醇的容量配置方法。

45、第四方面，本發明提供了一種計算設備，包括：

46、一個或多個處理器、存儲器及一個或多個程序，其中一個或多個程序存儲在所述存儲器中并被配置為所述一個或多個處理器執行，所述一個或多個程序包括用于執行上述新能源制氫氨醇的容量配置方法中的步驟。

47、本發明的有益效果在于：本發明提供的新能源制氫氨醇的容量配置方法，通過優化模型求解得到的最佳容量規模配置，能夠使新能源制氫氨醇過程的總成本最小化，提高項目的經濟效益和市場競爭力。確保新能源發電與制氫氨醇過程的能量匹配，提高能源利用效率，減少能源浪費，同時也有助于提高新能源的消納水平。本發明考慮市場需求約束，使生產的氫氨醇產品能夠穩定供應市場，滿足用戶需求，有利于產業的穩定發展。新能源制氫氨醇過程本身具有較低的碳排放，通過優化配置，進一步提高其環境效益，能夠在滿足一體化項目用氫、用電的要求下，以經濟性最優為目標，考慮各個元件出力特性及運行要求，得到最優的容量配置方案。同時，本優化方法具有計算方便、快捷的特點。

技術特征：

1.一種新能源制氫氨醇的容量配置方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的新能源制氫氨醇的容量配置方法，其特征在于，根據新能源制氫氨醇一體化項目的物理過程，建立數學優化模型，具體包括：

3.根據權利要求2所述的新能源制氫氨醇的容量配置方法，其特征在于，所述數學優化模型中，關于電環節的發電量總量約束為：

4.根據權利要求3所述的新能源制氫氨醇的容量配置方法，其特征在于，電環節的發電量總量約束包括電功率平衡約束、風電和光電出力約束以及電儲能約束：

5.根據權利要求2所述的新能源制氫氨醇的容量配置方法，其特征在于，所述數學優化模型中，關于氫環節的氫負荷總量約束為：

6.根據權利要求5所述的新能源制氫氨醇的容量配置方法，其特征在于，關于氫環節的氫負荷總量約束包括氫功率平衡約束、氫功率上下限約束以及氫儲能約束：

7.根據權利要求2所述的新能源制氫氨醇的容量配置方法，其特征在于，所述氫儲能約束中氫儲能的放電功率和充電功率以及制氫負荷功率滿足的條件為：

8.一種新能源制氫氨醇的容量配置系統，用于實現權利要求1-7任一項所述的新能源制氫氨醇的容量配置方法，其特征在于，包括：

9.一種存儲一個或多個程序的計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述一個或多個程序包括指令，所述指令當由計算設備執行時，使得所述計算設備執行權利要求1至7任一所述的新能源制氫氨醇的容量配置方法。

10.一種計算設備，其特征在于，包括：

技術總結
本發明涉及了電力系統規劃技術領域，具體涉及了一種新能源制氫氨醇的容量配置方法、系統、設備及介質，方法包括：獲取被研究的新能源制氫氨醇一體化系統的產出目標要求數據、性能約束與投資參數；以經濟性最優為目標，確定優化目標函數；根據新能源制氫氨醇一體化項目的物理過程，建立數學優化模型，基于數學優化模型的約束條件，對數學優化模型進行求解，得到各類電源容量規模。本方法計算方便、快捷。

技術研發人員：孫沛,陶嘉琦,余志剛,李海偉,李富春,傅旭,范麗霞,王昭,趙娟
受保護的技術使用者：中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28