CN113379237B - 一种质子交换膜燃料电池调峰适应性判断方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种质子交换膜燃料电池调峰适应性判断方法及系统,其包括:根据地区或区域电力系统调峰需求评估和现有调峰资源评估结果设定调峰需求;根据调峰需求进行PEMFC调峰适应性判断,根据判断结果得到不同资源在调峰场景中的适应性。本发明能有效评估质子交换膜燃料电池在电力系统中的调峰适应性,通过对质子交换膜燃料电池在调峰场景中的技术、经济、环境适应性进行综合评估,为“双碳”目标下电力系统发展选取综合价值最高的调峰手段提供决策参考。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统技术领域,特别是关于一种考虑减碳效益的质子交换膜燃料电池调峰适应性判断方法及系统。
背景技术
在我国碳达峰、碳中和目标背景下,电-氢协同是未来能源利用的重要形态。基于富产氢气的质子交换膜燃料电池(PEMFC)可-在电力系统中发挥调节作用,同时其发电过程具有绿色清洁、环境友好的特性,对于面向零碳转型的电力系统具有附加的环境效益。目前对于调节技术在调峰场景中的适应性缺少对环境价值的考量。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种考虑减碳效益的质子交换膜燃料电池调峰适应性判断方法及系统,其能有效评估质子交换膜燃料电池在电力系统中的调峰适应性,通过对质子交换膜燃料电池在调峰场景中的技术、经济、环境适应性进行综合评估,为“双碳”目标下电力系统发展选取综合价值最高的调峰手段提供决策参考。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种质子交换膜燃料电池调峰适应性判断方法,其包括:步骤1、根据地区或区域电力系统调峰需求评估和现有调峰资源评估结果设定调峰需求;步骤2、根据调峰需求进行PEMFC调峰适应性判断,根据判断结果得到不同资源在调峰场景中的适应性。
进一步,所述步骤2中,判断方法包括以下步骤:
步骤2.1、将预先选定的所有评价指标进行归一化处理;
步骤2.2、按照调峰场景对不同评价指标的要求,分别确定各评价指标的指标权重,使各类评价指标的指标权重之和为1;
步骤2.3、根据各指标的权重,计算质子交换膜燃料电池技术在调峰场景中的适应性综合得分;
步骤2.4、根据综合分数r,进行PEMFC调峰适应性判断。
进一步,所述步骤2.1中,评价指标包括技术指标、经济指标和环境指标;
所述技术指标包括持续发电时间、启停时间、响应时间、调节范围、调节速率和容量;
所述经济指标包括单位投资成本、单位运营成本和使用寿命;
所述环境指标包括发电碳排放和碳价。
进一步,所述步骤2.2中,各项指标权重之和的计算公式为:
式中,pi表示技术指标的权重,pj表示经济指标的权重,pk表示环境指标的权重。
进一步,所述步骤2.3中,采用综合评价方法进行适应性综合得分的计算。
进一步,所述步骤2.4中,适应性综合得分r计算公式为:
式中,pi表示技术指标的权重,pj表示经济指标的权重,pk表示环境指标的权重;ti表示技术指标,fj表示经济指标;ek表示环境指标。
进一步,所述步骤2.4中,判断方法为:当综合分数r≥3.5时,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为适合调峰场景应用;当综合分数2.5≤r<3.5,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为较适合调峰场景应用;当综合分数r<2.5,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为不适合调峰场景应用。
一种质子交换膜燃料电池调峰适应性判断系统,其包括:设定模块和判断模块;所述设定模块,根据地区或区域电力系统调峰需求评估和现有调峰资源评估结果设定调峰需求;所述判断模块,根据调峰需求进行PEMFC调峰适应性判断,根据判断结果得到不同资源在调峰场景中的适应性。
进一步,所述判断模块包括归一化处理模块、权重计算模块、综合得分计算模块和适应性判断模块;
所述归一化处理模块,将预先选定的所有评价指标进行归一化处理;
所述权重计算模块,按照调峰场景对不同评价指标的要求,分别确定各评价指标的指标权重,使各类评价指标的指标权重之和为1;
所述综合得分计算模块,根据各指标的权重,计算质子交换膜燃料电池技术在调峰场景中的适应性综合得分;
所述适应性判断模块,根据综合分数r,进行PEMFC调峰适应性判断。
进一步,所述适应性判断模块中,判断方法为:当综合分数r≥3.5时,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为适合调峰场景应用;当综合分数2.5≤r<3.5,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为较适合调峰场景应用;当综合分数r<2.5,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为不适合调峰场景应用。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:
本发明将减碳效益指标纳入了考虑范围,进而弥补了现阶段调峰适应性对环境因素考虑不足的缺点,实现了对技术、经济、环境三方面综合因素的调峰适应性综合判断,有效的评估了质子交换膜燃料电池在电力系统中的调峰适应性。
附图说明
图1是本发明实施例中PEMFC发电系统在电网中的调峰场景适应性分析框架示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的第一实施方式中,提供一种考虑减碳效益的质子交换膜燃料电池调峰适应性判断方法,如图1所示,其包括以下步骤:
步骤1、根据地区或区域电力系统调峰需求评估和现有调峰资源评估结果设定调峰需求;
步骤2、根据调峰需求进行PEMFC调峰适应性判断,根据判断结果得到不同资源在调峰场景中的适应性。
上述步骤2中,具体判断方法包括以下步骤:
步骤2.1、将预先选定的所有评价指标进行归一化处理;
步骤2.2、按照调峰场景对不同评价指标的要求,分别确定各评价指标的指标权重,使各类评价指标的指标权重之和为1;在本实施例中,采用专家打分法确定指标权重;
步骤2.3、根据各指标的权重,计算质子交换膜燃料电池技术在调峰场景中的适应性综合得分;
在本实施例中,采用综合评价方法进行适应性综合得分的计算;
步骤2.4、根据综合分数r,进行PEMFC调峰适应性判断;具体为:当综合分数r≥3.5时,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为适合调峰场景应用;当综合分数2.5≤r<3.5,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为较适合调峰场景应用;当综合分数r<2.5,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为不适合调峰场景应用。
上述步骤2.1中,评价指标包括技术指标、经济指标和环境指标,如表1所示;
表1评价指标
其中,在技术指标中,各个指标ti(i=1,2…6)的含义为:
t1—持续发电时间:表示质子交换膜燃料电池能够持续提供电能或者吸纳电能的时间。
t2—启停时间:表示质子交换膜燃料电池启动和关停所需要的时间。
t3—响应时间:表示质子交换膜燃料电池从接受到指令到进入调峰状态的时间。
t4—调节范围:表示质子交换膜燃料电池能够参与调节的功率运行范围,下限表示质子交换膜燃料电池运行的功率最低值。
t5—调节速率:表示质子交换膜燃料电池参与调节的速率。
t6—容量:容量表示单位时间能调节的幅度,在调峰场景中尤为重要。
在经济指标中,各个指标fj(j=1,2,3)的含义为:
f1—单位投资成本:表示每兆瓦质子交换膜燃料电池的投资成本。
f2—单位运营成本:表示质子交换膜燃料电池每发1MWh的电能所需的运营成本。
f3—使用寿命:表示质子交换膜燃料电池利用小时数。
在环境指标中,各个指标ek(k=1,2)的含义为:
e1—发电碳排放:表示单位电力的二氧化碳排放量。
e2—碳价:表示在考核的区域市场中二氧化碳的交易价格。
上述步骤2.2中,各项指标权重之和的计算公式为:
式中,pi表示技术指标的权重,pj表示经济指标的权重,pk表示环境指标的权重。
上述步骤2.4中,适应性综合得分r计算公式为:
在本发明的第二实施方式中,提供一种质子交换膜燃料电池调峰适应性判断系统,其包括:设定模块和判断模块;
设定模块,根据地区或区域电力系统调峰需求评估和现有调峰资源评估结果设定调峰需求;
判断模块,根据调峰需求进行PEMFC调峰适应性判断,根据判断结果得到不同资源在调峰场景中的适应性。
上述实施例中,判断模块包括归一化处理模块、权重计算模块、综合得分计算模块和适应性判断模块;
归一化处理模块,将预先选定的所有评价指标进行归一化处理;
权重计算模块,按照调峰场景对不同评价指标的要求,分别确定各评价指标的指标权重,使各类评价指标的指标权重之和为1;
综合得分计算模块,根据各指标的权重,计算质子交换膜燃料电池技术在调峰场景中的适应性综合得分;
适应性判断模块,根据综合分数r,进行PEMFC调峰适应性判断。
上述实施例中,在适应性判断模块中,判断方法为:当综合分数r≥3.5时,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为适合调峰场景应用;当综合分数2.5≤r<3.5,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为较适合调峰场景应用;当综合分数r<2.5,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为不适合调峰场景应用。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
Claims (5)
1.一种质子交换膜燃料电池调峰适应性判断方法,其特征在于,包括:
步骤1、根据地区或区域电力系统调峰需求评估和现有调峰资源评估结果设定调峰需求;
步骤2、根据调峰需求进行PEMFC调峰适应性判断,根据判断结果得到不同资源在调峰场景中的适应性;
所述步骤2中,判断方法包括以下步骤:
步骤2.1、将预先选定的所有评价指标进行归一化处理;
步骤2.2、按照调峰场景对不同评价指标的要求,分别确定各评价指标的指标权重,使各类评价指标的指标权重之和为1;
步骤2.3、根据各指标的权重,计算质子交换膜燃料电池技术在调峰场景中的适应性综合得分;
步骤2.4、根据综合分数r,进行PEMFC调峰适应性判断;
所述步骤2.1中,评价指标包括技术指标、经济指标和环境指标;
所述技术指标包括持续发电时间、启停时间、响应时间、调节范围、调节速率和容量;
所述经济指标包括单位投资成本、单位运营成本和使用寿命;
所述环境指标包括发电碳排放和碳价;
所述步骤2.4中,判断方法为:当综合分数r≥3.5时,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为适合调峰场景应用;当综合分数2.5≤r<3.5,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为较适合调峰场景应用;当综合分数r<2.5,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为不适合调峰场景应用。
2.如权利要求1所述判断方法,其特征在于,所述步骤2.2中,各项指标权重之和的计算公式为:
式中,pi表示技术指标的权重,pj表示经济指标的权重,pk表示环境指标的权重。
3.如权利要求1所述判断方法,其特征在于,所述步骤2.3中,采用综合评价方法进行适应性综合得分的计算。
4.如权利要求1所述判断方法,其特征在于,所述步骤2.4中,适应性综合得分r计算公式为:
式中,pi表示技术指标的权重,pj表示经济指标的权重,pk表示环境指标的权重;ti表示技术指标,fj表示经济指标;ek表示环境指标。
5.一种质子交换膜燃料电池调峰适应性判断系统,其特征在于,包括:设定模块和判断模块;
所述设定模块,根据地区或区域电力系统调峰需求评估和现有调峰资源评估结果设定调峰需求;
所述判断模块,根据调峰需求进行PEMFC调峰适应性判断,根据判断结果得到不同资源在调峰场景中的适应性;
所述判断模块包括归一化处理模块、权重计算模块、综合得分计算模块和适应性判断模块;
所述归一化处理模块,将预先选定的所有评价指标进行归一化处理;
所述权重计算模块,按照调峰场景对不同评价指标的要求,分别确定各评价指标的指标权重,使各类评价指标的指标权重之和为1;
所述综合得分计算模块,根据各指标的权重,计算质子交换膜燃料电池技术在调峰场景中的适应性综合得分;
所述适应性判断模块,根据综合分数r,进行PEMFC调峰适应性判断;
所述归一化处理模块中,评价指标包括技术指标、经济指标和环境指标;
所述技术指标包括持续发电时间、启停时间、响应时间、调节范围、调节速率和容量;
所述经济指标包括单位投资成本、单位运营成本和使用寿命;
所述环境指标包括发电碳排放和碳价;
所述适应性判断模块中,判断方法为:当综合分数r≥3.5时,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为适合调峰场景应用;当综合分数2.5≤r<3.5,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为较适合调峰场景应用;当综合分数r<2.5,则质子交换膜燃料电池从技术、经济、环境三方面综合判断的结果为不适合调峰场景应用。
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