简介
适用平台：Matlab+Yalmip+Cplex
程序首先提出电转氨耦合综合能源系统构型，并为燃煤机组出力、风光消纳和电转氨运行的经济性和稳定性的综合评价定义风–光–火–氨系统协调运行指标；进而构建以协调运行指标最大为上层目标、电转氨耦合风–光–火综合能源系统运行成本最小为下层目标的双层优化调度模型；程序算例丰富、注释清晰、干货满满，可扩展性和创新性很高！下面对文章和程序做简要介绍！
创新点
1）首先对电转氨耦合风–光–火综合能源系统的基本流程进行分析，并提出风–光–火–氨协调运行指标，综合表征燃煤机组利用率、稳定性和可再生能源用于电转氨的功率占比；
2）构建以协调运行指标最大为上层目标函数，以电转氨耦合风-光-火系统成本最小为下层目标函数的双层优化调度模型；最后结合新疆某地的典型日场景进行案例计算，以分析电转氨和掺氨燃烧技术对风–光–火系统的影响并验证本文所建模型的有效性。
主要工作
针对高风光渗透率的风–光–火综合能源系统弃能问题，提出利用电转氨和火电机组掺氨燃烧相结合的技术以提高风光利用率，改善我国以煤为主的能源系统安全性与环保性。首先提出电转氨耦合综合能源系统构型，并为燃煤机组出力、风光消纳和电转氨运行的经济性和稳定性的综合评价定义风–光–火–氨系统协调运行指标；进而构建以协调运行指标最大为上层目标、电转氨耦合风–光–火综合能源系统运行成本最小为下层目标的双层优化调度模型；最后，通过多场景下不同模型的对比验证了所提模型的有效性。结果表明，在冬季、过渡季和夏季典型日场景下，对于不含电转氨的综合能源系统，采用双层优化调度模型后，在燃煤机组的稳定性和安全性得到改善的同时，系统的总成本均降低。引入电转氨后，风光消纳率得到提升，总成本分别进一步降低1.06%、1.74%和0.59%；碳排放量分别降低2.11%、2.81%和1.95%。可见电转氨对综合能源系统的经济、低碳运行具有较好的改善作用。
Tip：本程序部分复现！
电转氨耦合风–光–火综合能源系统
电转氨耦合风–光–火综合能源系统的基本结构如图所示。在所述的系统中，电负荷由风机、光伏、火电机组和热电联产机组提供；热负荷由热电联产机组和制氨工厂提供。电转氨系统包含电解池、变压吸附(pressure swing adsorption， PSA)制氮设备和制氨工厂。
双层优化调度模型
上层优化模型以电力系统的各元件协调运行为切入点，定义了风–光–火–氨系统协调运行指标，用以综合表征电力系统中燃煤机组出力、风光消纳和电转氨运行的经济性和稳定性。
下层模型基于上层模型传递的风光功率及燃煤机组功率，结合热负荷需求曲线，以电转氨耦合风–光–火系统总成本最小为目标函数，对各燃煤机组每个时段的出力进行优化。
电转氨成本
电转氨的运行成本包括原料成本和设备维护成本。电转氨所用的氮气和氢气分别由PSA和电解水过程制取，这2个过程所需电能来自可再生能源，其成本已计入风、光发电成本。由于合成氨催化剂在苛刻的反应条件下可以使用15年以上，故催化剂的消耗成本可予以忽略。所以，系统中仅有水作为原料是外购获得。
式中：CH2O和Cop,equ分别为水成本和设备维护成本；mH2Ot为t时段水的消耗量；cH2O为水的单价。
设备维护成本包括电解槽和合成氨工厂内设备以及制氮设备的维护成本。由于质子交换膜电解水制氢技术(proton-exchange membrane，PEM)的动态响应速度快、负荷范围广，更适合与可再生能源发电系统耦合制氢，故本文采用PEM技术，其效率约为67%。氮气需求规模一般在3000m3/h以下，而且制氮设备需要适应可再生能源供电的间歇性，所以采用 PSA 制氮，由于PSA维护成本往往很小，因此予以忽略。设备维护成本可表示为
式中：cequ为电转氨设备的单位功率维护成本；Pwt,P2At和Ppv,P2At分别为t时段风电和光伏提供给电解槽和合成氨工厂的总电能。
氨气和氮气的生成量分别为：
程序结果
部分程序
%% 风机Ewind = sdpvar(1,24);Ewindcur = sdpvar(1,24);%% 电制氢nP2H = 0.85; %电制氢效率 电能J转氢气热能JEP2Hmax = 1000*350;%kW 电转气耗电功率上限EP2H = sdpvar(1,24); %耗电kWmh2P2H =sdpvar(1,24); %制氢kg%% 燃气轮机ECHPmax = 1000*350; %燃气轮机电出力上限kWHCHPmax = 1000*300; %燃气轮机热出力上限kWditaEHCHPmax = 1000*100; %燃气轮机总功率爬坡上限kWvch4CHP = sdpvar(1,24);%体积：标准立方米% 合成氨工厂ENH3max=1000*100;ENH3min=0;nE2NH3=1.6;nH22NHE=0.5;ditaENH3max = 1000*50;%% 火电机组EMmax = 1000*200;%kW %火电机组最大发电功率 kWEMmin = 1000*25;%kW %火电机组最小发电功率 kWditaEMmax = 1000*100;%kW %爬坡ditaEMmin =-1000*100;%kW %爬坡mEM = sdpvar(1,24); %煤耗 kg%% 天然气管网VGgrid = sdpvar(1,24);%% C02封存mco2Storage = sdpvar(1,24); M =1e8;%电制氢EP2Hmin<=EP2H,EP2H<=EP2Hmax,m2qH2*mh2P2H==nP2H*EP2H*3.6e6, ];% 合成氨工厂C=[C, ENH3min<=ENH3 ,ENH3 <=ENH3max,ditaENH3min<=ENH3(2:24)-ENH3(1:23),
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