本技术属于新能源，涉及能源微网调度控制技术，具体提供一种考虑光热新能源与氢储能的能源微网及其调度方法。
背景技术：
1、能源微网系统通过多能源互联，使多种不同形式的能源耦合及替代，既能够促进能源转化效率、实现能源的高效利用，又能够降低系统碳排放，减少能源浪费和环境污染。
2、光热发电作为一种可持续的新兴技术，以储热技术与其他类型的循环系统相结合，可以实现“光-热-电”之间能量转换，具有长时间运行能力，对于实现减碳减排具有非常重要的意义，目前已有的技术方案，包括：1)、考虑综合成本的调度策略，用于合理地解决风、光及光热联合调度出力问题；2)、建立含储热的光热电站与风电系统，提高了光热电站灵活性和风电消纳能力；3)、利用光热电站的储热系统调度能力，提高热电联产机组的灵活运行，以优化运行，降低成本；4)、将光热电站引入综合能源系统中，结合电转气构建低碳优化的模型，验证了光热电站参与系统的有效性。
3、然而，上述现有的技术方案很少考虑光热电站参与能源微网系统的潜力，此外，氢能由于其友好的存储特性被认为是与电力完美互补的二次能源，在未来能源系统的深度脱碳中发挥着至关重要的作用。因此，综合研究氢能与光热电站在能源微网系统的运行方案非常重要。
技术实现思路
1、本技术实施例提供一种考虑光热新能源与氢储能的能源微网，包括：新能源发电设备、光热转换设备、电转气设备、燃料电池、储电设备及储氢罐；所述新能源发电设备包括风力发电设备和/或光伏发电设备，用于将风能和/或太阳能转换为电能并输出至电力线路；所述光热转换设备包括光热电站和电加热器，所述光热电站用于将太阳能转换为电能和热能并分别输出至电力线路和热力线路，所述电加热器用于将自电力线路输入的电能转换为热能并输出至热力线路；所述电转气设备包括电解槽，所述电解槽使用自电力线路输入的电能制造氢气并输出至氢气线路；所述燃料电池利用自氢气线路输入的氢气产热并输出至热力线路；所述储电设备及储氢罐分别用于储存自电力线路及氢气线路输入的电能及氢气。
2、进一步地，所述光热电站包括聚光集热镜场、发电机组和储热系统；所述聚光集热镜场用于将太阳能转换为热能并输出至储热系统和发电机组，所述发电机组使用聚光集热镜场产生的热能及自储热系统输入的热能发电并输出至电力线路，所述储热系统分别向发电机组及热力线路输出热能。
3、进一步地，所述考虑光热新能源与氢储能的能源微网还包括热回收装置，所述热回收装置连接于发电机组与储热系统之间，用于将自发电机组输入的热能输出至储热系统。
4、进一步地，所述考虑光热新能源与氢储能的能源微网还包括甲烷发生器，所述甲烷发生器使用二氧化碳以及氢气电路输入的氢气制造天然气，所述甲烷发生器制造天然气所使用的二氧化碳通过碳交易市场采购获取。
5、优选地，所述燃料电池还利用自氢气线路输入的氢气发电并输出至电力线路。
6、本技术通过实施例还提供一种考虑光热新能源与氢储能的能源微网的调度方法，用于对前述的考虑光热新能源与氢储能的能源微网进行优化调度，包括以下步骤：
7、第一步，建立所述考虑光热新能源与氢储能的能源微网的能量循环模型；
8、第二步，基于所述能量循环模型建立所述考虑光热新能源与氢储能的能源微网的经济调度模型，所述经济调度模型包括系统运行成本最小化的目标函数以及约束条件；
9、第三步，基于所述目标函数及约束条件对所述考虑光热新能源与氢储能的能源微网进行调度控制。
10、进一步地，所述能量循环模型包括光热电站模型、热回收装置模型、电加热器模型、电转气设备模型、燃料电池模型、储氢罐模型、储电设备模型。
11、进一步地，所述光热电站模型如(1)式至(3)式所示：
12、
13、其中，t为能源微网的运行时段，δt为运行时段间隔，为t时段的光热电站出力，ηr-d为热电转化效率，为t时段聚光集热镜场向发电机组提供的热量；表示t时段储热系统向发电机组提供的热量，为t时段聚光集热镜场向储热系统提供的储热量，et,gc为t时段聚光集热镜场收集的热量，et,loss为t时段光热电站无法利用的热量，et为t时段储热系统的储热量；ρ为储热系统内部储存过程中的热能耗损程度，ηcr、分别为储热系统的储热效率及t时段的储热功率，ηfr、分别为储热系统的放热效率及t时段的储热系统放热功率，分别为t时段储热系统向发电机组和热负荷的供热量；分别为t时段电加热器与热回收装置向储热系统的供热量；
14、所述热回收装置模型如(4)式所示：
15、
16、其中，为t时段热回收装置回收的热量；ηloss为发电机组散热损耗；ηhrd为热回收装置的回收效率；为t时段热回收装置向热负荷的供热量；为热回收装置的最大回收热量；
17、所述电加热器模型如(5)式至(6)式所示：
18、
19、其中，et,eh、pteh分别为t时段电加热器输出热量与消耗电能；ηeh为电加热器的稳定工作效率；为t时段电加热器向热负荷的供热量，为电加热器的功率输出上限；
20、所述电转气设备模型如(7)至(10)式所示：
21、
22、其中，分别为t时段电解槽的输出功率及输入功率；up2h为t时段电解槽的运行状态变量，为电解槽的工作效率；ap、bp、cp为效率系数；ptp2h、分别为电解槽的工作功率及额定工作功率；分别表示电解槽的输入功率上下限，ptgas为t时段生产天然气功率；α为转换效率；为t时段甲烷化氢气功率；分别为甲烷化过程的输出功率上、下限；
23、所述燃料电池模型如(11)式所示：
24、
25、其中，为t时段燃料电池的输入功率，分别为t时段产电、产热功率，ufc为运行状态变量；分别为t时段产电、产热效率；与分别为产电、产热效率函数系数；分别为额定电、热输出功率；分别为输入功率上、下限；分别为爬坡上下限；
26、所述储氢罐模型如(12)式所示：
27、
28、其中，分别为储氢罐容量上、下限；分别为t时段输出功率及其极限，分别为t时段输入功率及其极限，ahst为储氢罐的耗散系数；分别为储、放氢效率，pthst为t时段储氢罐的储存容量，p1hst、分别为调度初始时段和结束时段储氢罐的储存容量；
29、所述储电设备模型如(13)式所示：
30、
31、其中，分别为储电设备的储、放电状态变量，分别为t时段储电设备的充、放电功率，分别为储电设备的充、放电功率最大值；ptbes为t时段储电设备的储电量；αbes为储电设备的耗散系数；分别为储电设备的充、放电效率；分别为储电设备的最小、最大储电量。
32、进一步地，所述目标函数如(14)式所示：
33、
34、其中，fties为t时段能源微网与外部交互成本，为t时段能源微网的运维成本，为t时段能源微网中的碳交易成本，fties、分别如(15)式至(17)式所示：
35、
36、
37、其中，分别为t时段能源微网向外部电网购电、售电价格，ptbuy、ptsell分别为t时段能源微网向外部电网购电、售电功率，分别为t时段能源微网向外部气网购气、售气价格，分别表示t时段能源系统向外部气网购气、售气功率，st,csp为t时段光热电站的运维成本，分别表示电加热器、电解槽、燃料电池、储氢罐、风电、光伏、储电设备的运维成本系数，ptfc、ptwp、ptpp分别为t时段燃料电池、风力发电设备、光伏发电设备的功率。
38、进一步地，所述约束条件包括，
39、约束条件一，如(18)式所示的电功率平衡约束：
40、
41、其中，ptload为t时段能源微网常规电负荷的消耗电能；
42、约束条件二，如(19式所示的热功率平衡约束：
43、
44、其中，为t时段能源微网常规热负荷的消耗热能；
45、约束条件三，如(20)式所示的气平衡约束：
46、
47、其中，为t时段气负荷所需天然气功率；
48、约束条件四，如(21)式、(22)式所示的能源微网与外部电网、气网交互状态约束：
49、ptbuyptsell＝0 (21)，
50、
51、约束条件五，如(23)式、(24)式所示的光热电站中的储热系统运行约束：
52、
53、其中，tfull为储热系统满负荷运行小时数，为光热电站有功出力上限；
54、约束条件六，如(25)式所示的发电机组约束：
55、
56、其中，ru、rd分别为光热电站有功出力的上、下爬坡速率最大值。
57、本技术的实施例提供的能源微网及其调度方法，以风力发电设备、光伏发电设备作为获能装置，以光热电站作为热电核心供能机组，以电解槽作为的氢能来源，通过电解槽生成氢气，以消纳无法利用的风电与光伏发电，同时利用燃料电池辅以供电及供热，当燃料电池的余热无法利用时，可通过余热发电设备将部分热能转化为电能，同时，部分氢气通过甲烷发生器转化为天然气，减少天然气的外购压力。该能源微网系统通过合理设置能源转换设备及转换线路，实现了风-光-电-热-气之间能量的高效转换，同时充分利用氢能良好的存储特性，形成与电力完美互补的二次能源，有利于整个能源微网系统的深度脱碳。
1.一种考虑光热新能源与氢储能的能源微网，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑光热新能源与氢储能的能源微网，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的考虑光热新能源与氢储能的能源微网，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的考虑光热新能源与氢储能的能源微网，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的考虑光热新能源与氢储能的能源微网，其特征在于，
6.一种考虑光热新能源与氢储能的能源微网的调度方法，用于对权利要求1所述的考虑光热新能源与氢储能的能源微网进行优化调度，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的考虑光热新能源与氢储能的能源微网的调度方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的考虑光热新能源与氢储能的能源微网的调度方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的考虑光热新能源与氢储能的能源微网的调度方法，其特征在于，所述目标函数如(14)式所示：
10.根据权利要求8所述的考虑光热新能源与氢储能的能源微网的调度方法，其特征在于，所述约束条件包括，
