(19)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 202111436454.X (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 任洲洋　罗潇　姜云鹏　杨志学　 王皓　程欢　 (74)专利代理 机构 重庆缙云专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 50237 专利代理师 王翔 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06K 9/62(2022.01)G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种考虑氢气物理特性和多模式利用的区 域综合能源系统中长期优化 运行方法 (57)摘要 本发明公开一种考虑氢气物理特性和多模 式利用的区域综合能源系统中长期优化运行方 法， 步骤为： 1)利用聚类算法对源荷数据进行聚 类， 得到k个典型日、 典型日与真实运行日的对应 关系k＝h(r)； 2)根据设备运行参数建立设备运 行模型； 3)建立在中长期多模式下的氢气利用模 型； 4)对设备运行模型进行线性化处理； 5)建立 考虑LHS的IES中长期 优化运行模型； 8)获取能源 系统实时运行数据， 并输入到考虑LHS的IES中长 期优化运行模 型中， 得到能源系统中长期优化运 行方案。 本发明可广泛应用在不同装机容量、 不 同地区且具有 不同调频性能的新能源AGC新能源 场站的评估， 能够为新能源参与电力系统二次调 频的运行控制与辅助调频市场的收益分配提供 有益的参 考。 权利要求书5页 说明书17页 附图2页 CN 114662836 A 2022.06.24 CN 114662836 A 1.一种考虑氢气物理特性和多模式利用的区域综合 能源系统中长期优化运行方法， 其 特征在于， 包括以下步骤： 1)获取所述能源系统历史运行 数据。 2)利用聚类算法对源荷数据进行聚类， 得到k个典型日、 典型日与真实运行日的对应关 系k＝h(r)； 3)获取能源系统设备运行参数； 4)根据设备运行参数建立设备运行模型； 5)建立在中长期多模式下的氢气利用模型； 6)对设备运行模型进行线性 化处理； 7)以系统全年 运行成本最小为目标， 建立 考虑LHS的IES中长期优化 运行模型； 8)获取能源系统实时运行数据， 并输入到考虑LHS的IES中长期优化运行模型中， 得到 能源系统中长期优化 运行方案。 2.根据权利要求1所述的一种考虑氢气物理特性和多模式利用的区域综合 能源系统中 长期优化运行方法， 其特征在于： 能源系统的运行数据包括新能源出力、 电负荷、 气负荷、 热 负荷、 氢负荷。 3.根据权利要求1所述的一种考虑氢气物理特性和多模式利用的区域综合 能源系统中 长期优化运行方法， 其特征在于： 所述设备运行模 型包括高压储氢设备运行模型、 低压储氢 设备运行模型和压缩机运行模型。 4.根据权利要求3所述的一种考虑氢气物理特性和多模式利用的区域综合 能源系统中 长期优化 运行方法， 其特 征在于， 所述高压储氢设备运行模型如下 所示： 式中， 为高压储氢罐典型日k时刻g的储氢和放氢量； 为典 型日k时刻g时高压储氢罐压强和氢气质量； Ng为日内时刻总数； 为典型日k时刻g+1时 氢气质量； 分别为典型日k时刻g时高压储氢罐压强上下限； 为高 压储氢罐最大储氢、 放氢量， 为高压储氢罐储氢、 放氢0 ‑1状态变量， 为1时， 表示储氢罐在典型日k时刻 g充氢， 否则为不充氢； 为典型日k时刻1时高压储氢 罐压强。 5.根据权利要求4所述的一种考虑氢气物理特性和多模式利用的区域综合 能源系统中 长期优化 运行方法， 其特 征在于， 建立高压储氢设备运行模型的步骤 包括：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114662836 A 21)建立制氢系统模型， 即： 式中， 分别为典型日k时刻g的产氢质量和耗电量； 分别为电解 水装置最大和最小功耗； 为电解水装置0 ‑1状态变量， 为1则代表该时刻电解水装置 处于开启状态， 否则为关闭状态； 为电解水装置启停变量， 或者 代表电解水装置在该时刻启动； 或者 代表电解水装置在该时刻停 止； NED,cycle为电解水装置在一天内最大启停次数； HHVH、 为氢气热值； ηED,H为计算参数； Δg 为时间差； 2)基于范氏方程建立储氢 罐真实气体 状态模型， 即： 式中， 为时刻g的高压储氢罐储 氢压强和氢气质量； R为理想气 体常数， TH为 气体温度， MH为氢气相对分子质量， VHHS为HHS体积； a、 b为范氏系数， 分别为氢气分子间引力 和斥力的修 正量。 为质量计算 参数； 3)建立修正后高压下 氢气的真实气体公式， 即： 4)基于高压下 氢气的真实气体公式， 建立高压储氢设备运行模型。 6.根据权利要求3所述的一种考虑氢气物理特性和多模式利用的区域综合 能源系统中 长期优化 运行方法， 其特 征在于， 低压储氢设备运行模型如下 所示： 权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114662836 A 3