本發明屬于儲能配置，尤其涉及一種基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法及系統。

背景技術：

1、由風力發電系統、光伏發電系統以及氫儲能系統組成的風光氫儲多能微網可以有效地降低風電、光伏對電網的負面影響，以及能夠拓寬可再生能源應用場景，為不同類型電負荷需求提供穩定能源支持。

2、發明人發現，現有的多能微網在儲能配置方面存在一定局限性，具體的，現有的多數微網儲能配置方法僅考慮了單一的儲能技術與單一的能量形式作為配置主體，忽視了不同儲能技術、不同能量形式間的互補特性；部分方法僅考慮了微網系統短期的經濟效益，缺乏長期的運維成本和儲能設備壽命差異的精確建模，導致微網能源的低效使用。此外，現有方法缺乏微網拓撲架構與儲能配置的聯合協調規劃，難以利用其拓撲-容量-運行特征多耦合特性提高規劃經濟效益。

技術實現思路

1、本發明為了解決上述問題，提出了一種基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法及系統，本發明建立混合多能微網拓撲及儲能容量的聯合配置數學模型，充分考慮了風光發電的特性和風光氫儲微網的結構合理性，確保了微網的穩定性和調度經濟性；同時，通過對母線的連接優化設計，顯著降低了系統整體安裝和運行成本。

2、為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

3、第一方面，本發明提供了一種基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法，包括：

4、建立風光氫儲多能微網拓撲系統；其中，風光氫儲多能微網拓撲系統中，母線分為直流中壓母線、直流低壓母線、交流中壓母線以及交流低壓母線，電網僅與交流中壓母線和交流低壓母線相連，各母線之間通過變流器與變壓器互相連接；

5、考慮風光氫儲多能微網拓撲系統的安裝投資成本和運行維護成本，以風光氫儲多能微網拓撲系統在整個生命周期中需要投資成本凈現值最小化為優化目標，以每條母線上風力發電、光伏發電容量以及運行過程中功率分配為約束條件，建立配置數學模型；

6、利用建立的配置數學模型，進行儲能配置。

7、進一步的，母線的一側設置有電網、光伏發電系統、風力發電系統和電熱鍋爐，另一側設置有電負荷、氫儲能系統和蓄電池；所述氫儲能系統包括電解槽、氫儲罐和燃料電池；氫儲能系統與電熱鍋爐連接有熱負荷。

8、進一步的，目標函數為：

9、

10、其中，cbuy,q和copt,q為設備運行過程中單位安裝成本和運行維護成本；wq為設備q的設計容量；popt,q,t為設備q在t時刻運行功率；和cbuyheat,t為電網購電價格和熱網購熱價格；和pbuyheat,t為電網和熱網能量購買量；i為折現率；l為系統壽命。

11、進一步的，任意t時刻下，每一條母線上的輸入與輸出功率相等：

12、

13、其中，pbuytoi,t為母線i在t時刻從電網購電電量；pwttoi,t，ppvtoi,t分別為風電、光伏在t時刻為母線i供電電量；ηhtogrid和ηgridtoh分別表示燃料電池放電效率和電解槽效率；為t時刻母線i為電解槽供電電量和燃料電池為母線i供電電量；pneedi,t，pneedheat,t為母線i在t時刻電負荷和熱負荷需求；pitoheat,t為母線i上為電熱鍋爐供電能量；pheatsource,t為熱源供電量。

14、進一步的，氫儲能系統和蓄電池的數學模型為：

15、

16、

17、其中，為t時刻存儲的氫能；為t時刻蓄電池存儲電能；為用于判斷氫儲能系統充放電狀態的二進制變量；為用于判斷蓄電池充放電二進制變量；δt為時間間隔；為氫儲能系統最小和最大soc；為蓄電池最小和最大soc；為氫儲能系統最小和最大充電量；為氫儲能系統最小和最大放電量；為蓄電池最小和最大充電量；為蓄電池最小和最大放電量。

18、進一步的，所述風光氫儲多能微網拓撲系統中，風力發電系統和光伏發電系統在為母線供能過程中連接在不同母線上運行，對每個節點能量傳輸方向進行限制；對所述風光氫儲多能微網拓撲系統中的氫儲能系統和蓄電池每天始末狀態以及運行狀態構造約束，限制氫儲能系統每天初始時刻已存儲能量為設計容量的一半，用于夜間供能以及余熱供熱，同時限制氫儲能系統爬坡率。

19、第二方面，本發明還提供了一種基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置系統，包括：

20、風光氫儲多能微網拓撲系統建立模塊，被配置為：建立風光氫儲多能微網拓撲系統；其中，風光氫儲多能微網拓撲系統中，母線分為直流中壓母線、直流低壓母線、交流中壓母線以及交流低壓母線，電網僅與交流中壓母線和交流低壓母線相連，各母線之間通過變流器與變壓器互相連接；

21、配置數學模型建立模塊，被配置為：考慮風光氫儲多能微網拓撲系統的安裝投資成本和運行維護成本，以風光氫儲多能微網拓撲系統在整個生命周期中需要投資成本凈現值最小化為優化目標，以每條母線上風力發電、光伏發電容量以及運行過程中功率分配為約束條件，建立配置數學模型；

22、儲能配置模塊，被配置為：利用建立的配置數學模型，進行儲能配置。

23、第三方面，本發明還提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執行時實現了第一方面所述的基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法的步驟。

24、第四方面，本發明還提供了一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并能夠在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述程序時實現了第一方面所述的基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法的步驟。

25、第五方面，本發明還提供了一種計算機程序產品，所述計算機程序產品包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時，實現了第一方面所述的基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法的步驟。

26、與現有技術相比，本發明的有益效果為：

27、本發明建立的風光氫儲多能微網拓撲系統中，母線分為直流中壓母線、直流低壓母線、交流中壓母線以及交流低壓母線，電網僅與交流中壓母線和交流低壓母線相連，各母線之間通過變流器與變壓器互相連接，通過對母線的連接優化設計，顯著降低了系統整體安裝和運行成本；同時，考慮風光氫儲多能微網拓撲系統的安裝投資成本和運行維護成本；以風光氫儲多能微網拓撲系統在整個生命周期中需要投資成本凈現值最小化為優化目標，以每條母線上風力發電、光伏發電容量以及運行過程中功率分配為約束條件，建立配置數學模型，建立的配置數學模型為混合多能微網拓撲及儲能容量的聯合配置數學模型，充分考慮了風光發電的特性和風光氫儲微網的結構合理性，確保了微網的穩定性和調度經濟性。

技術特征：

1.基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法，其特征在于，母線的一側設置有電網、光伏發電系統、風力發電系統和電熱鍋爐，另一側設置有電負荷、氫儲能系統和蓄電池；所述氫儲能系統包括電解槽、氫儲罐和燃料電池；氫儲能系統與電熱鍋爐連接有熱負荷。

3.如權利要求1所述的基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法，其特征在于，目標函數為：

4.如權利要求1所述的基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法，其特征在于，任意t時刻下，每一條母線上的輸入與輸出功率相等：

5.如權利要求1所述的基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法，其特征在于，氫儲能系統和蓄電池的數學模型為：

6.如權利要求1所述的基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法，其特征在于，所述風光氫儲多能微網拓撲系統中，風力發電系統和光伏發電系統在為母線供能過程中連接在不同母線上運行，對每個節點能量傳輸方向進行限制；對所述風光氫儲多能微網拓撲系統中的氫儲能系統和蓄電池每天始末狀態以及運行狀態構造約束，限制氫儲能系統每天初始時刻已存儲能量為設計容量的一半，用于夜間供能以及余熱供熱，同時限制氫儲能系統爬坡率。

7.基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置系統，其特征在于，包括：

8.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現了如權利要求1-6任一項所述的基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法的步驟。

9.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并能夠在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現了如權利要求1-6任一項所述的基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法的步驟。

10.一種計算機程序產品，其特征在于，所述計算機程序產品包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時，實現了如權利要求1-6任一項所述的基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法的步驟。

技術總結
本發明屬于儲能配置技術領域，提供了一種基于風光氫儲多能微網拓撲的儲能配置方法及系統，母線分為直流中壓母線、直流低壓母線、交流中壓母線以及交流低壓母線，電網僅與交流中壓母線和交流低壓母線相連，各母線之間通過變流器與變壓器互相連接；通過對母線的連接優化設計，顯著降低了系統整體安裝和運行成本；考慮風光氫儲多能微網拓撲系統的安裝投資成本和運行維護成本；以風光氫儲多能微網拓撲系統在整個生命周期中需要投資成本凈現值最小化為優化目標，以每條母線上風力發電、光伏發電容量以及運行過程中功率分配為約束條件，建立配置數學模型，充分考慮了風光發電的特性和風光氫儲微網的結構合理性，確保了微網的穩定性和調度經濟性。

技術研發人員：黃慧群,江山,葛群,曹曉滿,劉剛,束娜,徐廣強,郭富民,楊曉華,單文豪,張龍,宋震,劉偉,杜永騰,李慧
受保護的技術使用者：山東電力工程咨詢院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28