一种具有氢燃料电池的混合微电网系统运行优化方法

1.一种混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，包括：获取混合微电网系统的运行成本参数及生产排放参数；所述运行成本参数至少包括：氢燃料电池单元的运行成本、涡轮机发电单元的运行成本、太阳能电池单元的运行成本、购买电力成本、电池存储单元的运行成本，所述生产排放参数包括：涡轮机发电单元的生产排放和氢燃料电池单元的生产排放参数；根据所述运行成本参数建立运行成本模型，根据所述生产排放参数建立生产排放模型；使用粒子群算法分别对所述运行成本模型和生产排放模型进行求解，根据所述运行成本模型和生产排放模型的求解结果得到优化结果；所述使用粒子群算法分别对所述运行成本模型和生产排放模型进行求解，包括：将所述运行成本模型和所述生产排放模型作为粒子群算法中的粒子，并初始化所述粒子的位置信息和速度信息；获取每个所述粒子的位置信息，计算每个所述粒子的精度函数值fn n+1 (i)；判断迭代n次的第i个所述粒子的精度函数值是否大于迭代n+1次的第i个所述粒子的精度函数值；当迭代n次的第i个所述粒子的精度函数值大于迭代n+1次的第i个所述粒子的精度函数值时，将迭代n次中的第i个所述粒子替换为迭代n+1次中的第i个所述粒子；更新每个所述粒子的位置信息和速度信息；当迭代次数达到最大迭代次数时，判断所述计算结果的偏差是否大于预设值；当所述计算结果的偏差大于所述预设值时，执行所述获取每个所述粒子的位置信息，计算每个所述粒子的精度函数值fn n+1 (i)的步骤。 2.根据权利要求1所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，根据所述运行成本参数建立运行成本模型是通过如下公式建立得到：其中，所述F cost 为混合微电网的运行总成本，所述cost FC (t)为在时间t的氢燃料电池单元的总运行成本，所述cost MT (t)为在时间t的涡轮机发电单元的总运行成本，所述cost PV (t)为在时间t的太阳能电池单元的总运行成本，所述cost BSS (t)为在时间t的电池存储单元的总运行成本，所述cost grid (t)为在时间t内从主电网购买电力的成本，t为正整数。 3.根据权利要求1所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，根据所述生产排放参数建立生产排放模型是通过如下公式建立得到：所述F emission 为混合微电网的生产总排放，所述emission FC (t)为在时间t的氢燃料电池单元的生产总排放，所述emission MT (t)为在时间t的涡轮机发电单元的生产总排放，t为正整数。 4.根据权利要求3所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，通过如下公式计算所述在时间t的氢燃料电池单元的运行总成本cost FC (t)：cost FC (t)＝cost G,FC (t)+cost St,FC (t)+cost O&M,FC (t)；所述cost G,FC (t)为氢燃料电池单元的运营成本，由如下公式计算：cost G,FC (t)＝B G,FC (t)·P FC (t)·u FC (t)；所述cost St,FC (t)为氢燃料电池单元的启动成本，由如下公式计算：cost St,FC (t)＝χ FC |u FC (t)-u FC (t-1)|；所述cost O&M,FC (t)为氢燃料电池单元的运行维护成本，由如下公式计算：cost O&M,FC (t)＝γ FC ·P FC (t)；所述B G,FC (t)为氢燃料电池单元在时间t内的发电成本，所述P FC (t)为氢燃料电池单元在时间t内的发电功率；所述u FC (t)为氢燃料电池单元在时间t内的状态，所述χ FC 为氢燃料电池单元开启和关闭的成本；所述γ FC 为氢燃料电池单元的运行维护成本。 5.根据权利要求2或4所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，所述在时间t的氢燃料电池单元的运行总成本cost FC (t)具有如下约束条件：P FC min ≤P FC (t)≤P FC max ，θ FC,start/stop ≤N max ；所述P FC min 为氢燃料电池单元的最小输出功率，所述P FC max 为氢燃料电池单元的最大输出功率，所述 为氢燃料电池单元的开启时间，所述 为氢燃料电池单元的关闭时间，所述MUT FC 为氢燃料电池单元运行的最大时限，所述MDT FC 为氢燃料电池单元运行的最小时限，所述θ FC,start/stop 为氢燃料电池单元的启动和停止次数，所述N max 为设定的氢燃料电池单元的最大启动和停止次数。 6.根据权利要求2所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，通过如下公式计算所述在时间t的涡轮机发电单元的运行总成本cost MT (t)：cost MT (t)＝cost G,MT (t)+cost St,MT (t)+cost O&M,MT (t)；所述cost G,MT (t)为涡轮机发电单元产生能量的运行成本，由如下公式计算：cost G,MT (t)＝B G,MT (t)·P MT (t)·u MT (t)；所述cost St,MT (t)为涡轮机发电单元的启动成本，由如下公式计算：cost St,MT (t)＝χ MT |u MT (t)-u MT (t-1)|；所述cost O&M,MT (t)为涡轮机发电单元运行维护成本，由如下公式计算：cost O&M,MT (t)＝γ MT ·P MT (t)；所述B G,MT (t)为涡轮机发电单元在时间t内的发电成本，所述P MT (t)为涡轮机发电单元在时间t内的发电功率；所述u MT (t)为涡轮机发电单元在时间t内的状态，所述χ MT 为涡轮机发电单元开启和关闭的成本；所述γ MT 为涡轮机发电单元的运行维护成本。 7.根据权利要求2或6所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，所述在时间t的涡轮机发电单元的运行总成本cost MT (t)具有如下约束条件：P MT min ≤P MT (t)≤P MT max ，θ MT,start/stop ≤N max ；所述P MT min 和所述P MT max 分别为涡轮机发电单元的输出功率下限值和上限值，所述 为涡轮机发电单元的开启时间，所述 为涡轮机发电单元的关闭时间，所述MUT MT 为涡轮机发电单元运行的最大时限，所述MDT MT 为涡轮机发电单元运行的最小时限，所述θ MT,start/stop 为涡轮机发电单元的启动和停止次数，所述N max 为设定的最大启动和停止次数。 8.根据权利要求2所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，通过如下公式计算所述在时间t的太阳能电池单元的运行总成本cost PV (t)：cost PV (t)＝cost G,PV (t)+cost O&M,PV (t)；所述cost G,PV (t)为太阳能电池单元的发电成本，由如下公式计算：cost G,PV (t)＝B G,PV (t)·P PV (t)·u PV (t)；所述cost O&M,PV (t)为太阳能电池单元的运行维护成本，由如下公式计算：cost O&M,PV (t)＝γ PV ·P PV (t)；所述B G,PV (t)为在t时间内太阳能电池单元发电成本，所述P PV (t)为太阳能电池单元在t时间内的功率，所述u PV (t)为在时间t内太阳能电池单元的状态，所述γ PV 为太阳能电池单元的运行维护成本。 9.据权利要求2或8所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，所述在时间t的太阳能电池单元的运行总成本cost PV (t)具有如下约束条件：P PV min ≤P PV (t)≤P PV max ；所述P PV min 为太阳能电池输出的最小功率，所述P PV max 为太阳能电池输出的最大功率。 10.根据权利要求2所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，通过如下公式计算所述在时间t的电池存储单元的总运行成本cost BSS (t)：cost BSS (t)＝cost ES (t)+cost O&M,BSS (t)；所述cost ES (t)为电池存储单元的输出电能的输送成本，由如下公式计算：cost ES (t)＝P BSS (t)·B BSS (t)·u BSS (t)；所述cost O&M,BSS (t)为电池存储单元的运行维护成本，由如下公式计算：cost O&M,BSS (t)＝γ BSS ·P BSS (t)；所述P BSS (t)为电池存储单元在t时间的输送功率，所述B BSS (t)为电池存储单元在t时间的输送成本，所述U BSS (t)为电池存储单元在t时刻的开启或者关闭状态，所述γ BSS 为电池存储单元的运行维护成本。 11.根据权利要求2或10所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，所述在时间t的电池存储单元的总运行成本cost BSS (t)具有如下约束条件：SOC min ≤SOC(t)≤SOC max ，SOH(t)≥SOH min ；所述P BSS min 为电池存储单元的最小输送功率，所述P BSS max 为电池存储单元的最大输送功率，所述SOC max 为电池存储单元的最大荷电量，所述SOC min 为电池存储单元的最小荷电量，所述SOC(t)为电池存储单元在t时间的荷电量，所述SOH min 为电池存储单元的最小健康状态值，所述SOH(t)为电池存储单元在t时间的健康状态值。 12.根据权利要求2所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，通过如下公式计算所述在时间t内从主电网购买电力的成本cost grid (t)：cost grid (t)＝P buy-grid (t)·B buy-grid (t)；所述P buy-grid (t)为微电网从主电网中购买电力量，所述B buy-grid (t)为电力价格。 13.根据权利要求2或12所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，所述在时间t内从主电网购买电力的成本cost grid (t)具有如下约束条件：P grid-buy (t)≤max(P grid )，P grid-sold (t)≤min(P grid )；所述max(P grid )为主电网的最大功率，所述min(P grid )为主电网的最小功率，所述P grid-sold (t)为微电网注入到主电网的电力量。 14.根据权利要求3所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，所述在时间t的氢燃料电池单元的生产总排放emission FC (t)和所述在时间t的涡轮机发电单元的生产总排放emission MT (t)分别通过如下公式计算：emission FC (t)＝ξ FC (t)·P FC (t)·u FC (t)；emission MT (t)＝ξ MT (t)·P MT (t)·u MT (t)；所述ξ FC (t)为氢燃料电池单元在时间t内的氮氧化物、二氧化硫和二氧化碳的排放量，由如下公式计算：ξ FC (t)＝CO 2 (t)·NO x (t)·SO 2 (t)；所述ξ MT (t)为涡轮机单元在时间t内的氮氧化物、二氧化硫和二氧化碳的排放量，由如下公式计算：ξ MT (t)＝CO 2 (t)·NO x (t)·SO 2 (t)；所述CO 2 (t)表示在时间t内二氧化碳的排放量；所述NO x (t)表示在时间t内氮氧化物的排放量；所述SO 2 (t)表示在时间t内二氧化硫的排放量；所述P MT (t)为涡轮机发电单元在时间t内的发电功率，所述P FC (t)为氢燃料电池单元在时间t内的发电功率，所述u FC (t)为氢燃料电池单元在时间t内的状态，所述u MT (t)为涡轮机发电单元在时间t内的状态。 15.根据权利要求1所述混合微电网系统运行优化的方法，其特征在于，更新每个所述粒子的位置信息和速度信息，是通过如下公式实现的；其中，所述V i 为第i个所述粒子的速度信息，上角标n、n+1表示第n、n+1次迭代；所述x i 为第i个所述粒子的位置信息，所述c 1 和c 2 是[0,2]范围内的速度常数，所述r 1 和r 2 为[0,1]范围内的均匀随机值，所述ω为惯性权重因子，所述 表示第i个所述粒子的位置x i 与位置初始值 的位置加权值；所述 表示第i个所述粒子的位置x i 与最优值 的加权值；其中， n表示迭代次数，所述ω max 和ω min 分别表示权惯性权重因子的最大值和最小值，所述n max 表示最大迭代次数。