一种基于模糊逻辑的氢储能系统集群出力决策方法

1.一种基于模糊逻辑的氢储能系统集群出力决策方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1：获取n个氢储能系统的包括SOHR、制氢效率、发电效率、储罐容量的参数；步骤2：电网根据需求下发调度指令，判断氢储能系统充放电状态；筛选出在当前电网指令及自身状态条件下的一个最优氢储能系统作为备用；当电网电力富余时，即ΔP≥0时，电网给n个氢储能系统下达指令，使其准备充电制氢，转步骤3；当电网电力欠缺时，即ΔP≤0时，电网下达供电指令，转步骤4；其中ΔP＝P G -P load ，即电网供电量与负荷需求电量之差；步骤3：当前电网指令及自身状态条件下的一个最优氢储能系统作为备用，剩余n-1个系统采用基于模糊控制算法的氢储能系统出力决策方法，得到每一个氢储能系统的出力大小；若剩余n-1个氢储能系统在决策功率分配情况后未能满足电网需求，则剩余电网需求均由前述动态筛选出的最优氢储能满足；充电的过程中每一个氢储能的SOHR值均不可超过本身设定的最高储氢量S max ，当n个氢储能消纳电力满足电网指令后，结束能量分配，停止氢储能系统制氢，重新估计每个氢储能系统SOHR状态以及电解槽和HFC发电效率；返回步骤1；步骤4：当前电网指令及自身状态条件下的一个最优氢储能系统作为备用，剩余n-1个系统采用基于模糊控制算法的氢储能系统出力决策方法，得到每一个氢储能系统的出力大小，接着通过HFC发电；每个氢储能储氢量正比于蓄电量，因此其蓄电量范围为S min ～S max ，当氢储能系统储氢量低至为S low 时即停止发电；返回步骤1；其中，S min 和S max 分别表示氢储能系统本身设定的最低储氢量和最高储氢量；S low 和S high 分别表示氢储能系统最佳运行时的储氢量下限和上限。 2.根据权利要求1中所述的一种基于模糊逻辑的氢储能系统集群出力决策方法，其特征在于，所述步骤2中最优氢储能系统的判别包含如下步骤：首先确定氢储能系统的SOHR、充电效率η elec 、放电效率η fc 、充放电次数 工作温度Τ五个指标作为因素，即确定氢储能集群的因素论域U， 确定评语等级论域V，V＝(A,B,C,D,E)，即等级划分为A～E五个等级，A为最高等级，E表示最低等级，不同等级表示某一氢储能系统在所有指标综合评定成绩；步骤2.1：对每个因素进行单因素评判，建立模糊关系矩阵R：其中r ij 为U中每一个因素对于V中等级的隶属关系，上式中w＝m＝5；步骤2.2：确定评判因素权向量A＝(a 1 ，a 2 ，…，a 5 )，A是U中各项指标对氢储能系统的隶属关系，是根据评判时各指标的重要性分配权重的；里面各项权重有历史经验数据给出，对氢储能系统各指标；当ΔP≥0时，考虑氢储能系统集群中各子系统各指标权重等级由高到低分别是各自的荷电状态SOHR i ,充电效率 循环充放电次数 以及工作温度T i ，其中i＝1,2,…n-1；所述充电效率也即是电解制氢效率；当ΔP≤0，考虑氢储能系统集群中各子系统各指标权重等级由高到低分别是各自的荷电状态SOHR i ,放电效率 循环充放电次数 以及工作温度T i ，其中i＝1,2,…n-1；所述放电效率也即是HFC发电效率；步骤2.3：选择模糊决策评价的合成算子得出评价结果B，其中B是由A和R合成所得，即 步骤2.4：将模糊评语量化，计算各对象的优先度评语量化集合设为S，通过以下公式可以得出n个氢储能的优先度，从而可以筛选出最适合当前电网指令的氢储能系统：式中，m是指标数量，k表示氢储能集群中第k个氢储能系统，n个氢储能系统组成氢储能集群，则k＝1，2，……，n；通过上述步骤筛选出在某一时刻电网调度指令下最优状态的氢储能系统作为备用。 3.根据权利要求1所述一种基于模糊逻辑的氢储能系统集群出力决策方法，其特征在于，步骤3中对剩余n-1个氢储能系统采用第二层模糊控制算法进行功率分配，具体通过以下过程完成对每一次电网调度指令下的氢储能集群功率分配：步骤3.1：对于每一个氢储能系统，将其荷电状态SOHR i ,充电效率 放电效率 其中i＝1,2,…n-1作归一化处理；步骤3.2：确定因素论域中各指标隶属度函数，分别定义为变量 将输入量SOHR i 和输出量 设定为五级{NB，NS，ZO，PS，PB}，输入量 设定为三级{NB，ZO，PB}；步骤3.3：将SOHR i ， 作为模糊控制器的输入，设定模糊控制器的输出量为功率值 即当前氢储能系统应当消纳的功率值；将模糊输入和输出量的模糊集都设定为五级{NB，NS，ZO，PS，PB}，分别表示每一个氢储能系统荷电状态SOHR i ,充电效率 放电效率 以及氢储能系统输出值 的大小；NB代表负大，NS代表负小，ZO代表零，PS代表正小，PB代表正大；模糊控制的输入输出具体解释如下：输入1：SOHR i ，模糊论域为[-1，1]，其中SOHR取值为-1，则表示储能系统已达到放电最大值，不能再进行放电；当SOHR取值为1时，储能系统已达到充电最大值，不能再进行充电，模糊子集设定为五级{NB，NS，ZO，PS，PB}，分别表示单个氢储能系统的荷电状态SOHR{很低，低，适中，高，很高}；NB代表负大，NS代表负小，ZO代表零，PS代表正小，PB代表正大；输入2： 模糊论域为[-1，1]，模糊子集设定为三级{NB，ZO，PB}，分别表示氢储能系统的制氢效率{高，适中，低}；输出：氢储能系统调节功率值 模糊论域为[-5,5]，模糊子集设定为五级{NB，NS，ZO，PS，PB}，分别表示单个氢储能系统的针对电网指令需求需要消纳的功率；模糊控制的输入输出隶属度函数选用常用的三角形和T型隶属函数；制定模糊规则：氢储能系统从电网得到电能，通过电解制氢消纳富余电力， 作为模糊控制的输入，模糊规则具体表述如下所述：当氢储能系统荷电状态和电解制氢效率均为中间值时，模糊控制输出也为中间值；当氢储能系统荷电状态逐渐接近上限，电解制氢效率逐渐接近下限时，减少氢储能系统的充电功率，即减少此氢储能系统制氢量；当氢储能系统荷电状态逐渐接近下限，电解制氢效率逐渐接近上限时，增加氢储能系统的充电功率，即加大此氢储能系统制氢量；步骤3.4：模糊控制器输出量去模糊化：将n-1个氢储能系统的输出采用加权平均法进行去模糊计算，得到单个氢储能系统的理论功率分配值，具体公式如下：式中， 分别表示输入量SOHR i ， 的隶属度值，Z i 为输出功率值的模糊隶属度函数的尖点所对应的横坐标值。 4.根据权利要求1所述一种基于模糊逻辑的氢储能系统集群出力决策方法，其特征在于，步骤4中对剩余n-1个氢储能系统采用第二层模糊控制算法进行功率分配，具体通过以下过程完成对每一次电网调度指令下的氢储能集群功率分配：步骤4.1：将因素论域中各指标进行归一化处理，对于每一个氢储能系统将其荷电状态SOHR i ,充电效率 放电效率 其中i＝1,2,…n-1作归一化处理；步骤4.2：确定因素论域中各指标隶属度函数，分别定义为变量 将输入量SOHR i 和输出量 设定为五级{NB，NS，ZO，PS，PB}，输入量 设定为三级{NB，ZO，PB}；步骤4.3：将SOHR i ， 作为模糊控制器的输入，设定模糊控制器的输出量为功率值 即当前氢储能系统应当出力的功率值；将模糊输入和输出量的模糊集都设定为五级{NB，NS，ZO，PS，PB}，分别表示每一个氢储能系统荷电状态SOHR i ,充电效率 放电效率 以及氢储能系统输出值 的大小；模糊控制的输入输出具体解释如下：输入1：SOHR i ，模糊论域为[-1，1]，其中SOHR取值为-1，则表示储能系统已达到放电最大值，不能再进行放电；当SOHR取值为1时，储能系统已达到充电最大值，不能再进行充电，模糊子集设定为五级{NB，NS，ZO，PS，PB}，分别表示单个氢储能系统的荷电状态SOHR{很低，低，适中，高，很高}；输入2： 模糊论域为[-1，1]，模糊子集设定为三级{NB，ZO，PB}，分别表示氢储能系统的发电效率{高，适中，低}；输出：氢储能系统调节功率值 模糊论域为[-5,5]，模糊子集设定为五级{NB，NS，ZO，PS，PB}，分别表示单个氢储能系统的针对电网指令需求需要发出的功率；模糊控制的输入输出隶属度函数选用常用的三角形和T型隶属函数；制定模糊规则：氢储能系统为电网提供电能，通过HFC提供电力， 作为模糊控制的输入，模糊规则具体表述如下所述：当氢储能系统荷电状态和HFC发电效率均为中间值时，模糊控制输出也为中间值；当氢储能系统荷电状态逐渐接近上限，HFC发电效率逐渐接近上限时，增加氢储能系统的发电功率，即加大氢燃料电池加氢量；当氢储能系统荷电状态逐渐接近下限，HFC发电效率逐渐接近下限时，减少氢储能系统的充电功率，即减少HFC氢气供应；步骤4.4：模糊控制器输出量去模糊化；将n-1个氢储能系统的输出采用加权平均法进行去模糊计算，得到单个氢储能系统的理论功率分配值，具体公式如下：式中， 分别表示输入量SOHR i ， 的隶属度值，Z i 为输出功率值的模糊隶属度函数的尖点所对应的横坐标值。