CN114548600A

CN114548600A - 一种海岛微网多能源系统优化调度模型

Info

Publication number: CN114548600A
Application number: CN202210230705.7A
Authority: CN
Inventors: 韩丽; 鲁盼盼; 王晓静; 李梦洁
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2022-03-10
Filing date: 2022-03-10
Publication date: 2022-05-27

Abstract

本发明公开了一种海岛微网多能源系统优化调度模型，首先，将氢储能系统细分为电‑氢和氢‑电两部分，建立了电制氢设备的效率特性模型和氢燃料电池(hydrogenfuelcell，HFC)的输出模型，然后建立了海水淡化设备(seawaterdesalinationequipment，SDE)的效率特性模型，最后在微网优化调度中考虑HPE和SDE的效率特性，SDE将富余风电转化为淡水满足居民生活需求，HPE将富余风电以氢气的形式存储，实现了电‑氢的转化，风力不足时通过HFC将氢气再次以电能回馈电网，产生的热能可以通过热网供给用户，实现了电能‑氢能、氢能‑电能的双向转化，促进风能高效利用。

Description

一种海岛微网多能源系统优化调度模型

技术领域

本发明涉及风电的消纳和微网优化调度领域，具体为一种海岛微网多能源系统优化调度模型。

背景技术

我国海岸线绵长、海岛众多。作为连结陆域国土和海洋国土的海上基地，海岛兼备丰富的陆海资源，是保护海洋环境、维护生态平衡的重要平台。如何保障海岛可靠持续用电一直以来就是研究的热点。近年来随着风、光等可再生能源的快速发展，由可再生能源分布式发电作为重要组成部分的微网，成为当下解决海岛用电问题的研究热点。但由于外界环境的干扰可再生能源发电具备随机性、不稳定性特点，故在微电网独立运行情况下，无法为负荷提供稳定的输出，因此需要储能系统应用于微电网中，通过能源管理系统，将分布式能源与储能系统、主电网协同控制，平抑分布式能源的波动，并提高分布式能源的利用率。

目前有学者对海岛微网利用海水抽水蓄能储能和蓄电池储能等储能方式做了研究。有学者提出了一种以海水抽水蓄能站为储能设备，配合风能、光伏、柴油发电机组的海岛微电网优化调度方案，但海水抽水蓄能电站对地形、地势的要求高，占地面积大，投资成本高且不易扩建；还有学者提出在海岛微网系统采用蓄电池等传统储能方式消纳富余能源，并考虑到岛内淡水需求，建立了SDE产出模型，但忽略了蓄电池储能的容量限制，造成风电利用不足，且废弃电池处理不当将会严重危害岛内环境。而近年来，具有来源广泛，可再生、热值高、燃烧无污染等优点的氢能越来越受国际的关注。同时HFC 作为一种清洁高效的发电装置，不受卡诺循环的限制，能量转化效率高，且其发电设备分散化、多单元的特点，在微网中被广泛关注。有学者在微网调度研究中采用氢储能方式消纳海岛富余风电，实现可再生能源的就地消纳，但HPE直接以固定效率跟随风电出力波动，忽略了其功率-效率特性，电网在对HPE调度时过于激进，不符合HPE的实际运行状态；还有学者在微网调度研究中保持HPE始终工作在额定功率，并通过优化投切状态消纳富余风电，但电网在对HPE调度时存在过于保守的缺陷，未能充分发挥它的灵活调节特性，造成可再生能源利用不足；还有学者指出当HPE的运行功率过低时，氢气生产效率普遍较低，氢气生产效率随HPE运行功率增加而先上升后下降，即生产效率存在峰值。

目前在采用氢储能消纳富余可再生能源的微网优化调度中，鲜有人注意HPE的功率 -效率特性，使其不能根据可再生能源及负荷变化灵活调整机组出力，所以存在风电利用效率低的问题。同时考虑到岛内居民淡水需求，SDE的功率–效率特性在生产生活和学术界均受到了广泛关注，但是在电网优化调度层面尚未得到充分应用。

发明内容

发明目的：为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供考虑制氢设备和海水淡化设备效率特性的海岛微网多能源系统优化调度模型，通过建立制氢设备和海水淡化设备的效率特性模型，在微网优化调度中考虑设备的效率特性，可以有效提高可再生能源的利用率。

技术方案：考虑制氢设备和海水淡化设备效率特性的海岛微网多能源系统优化调度模型，包括以下步骤：

步骤1：建立制氢设备和海水淡化设备的效率特性模型，绘出制氢设备和海水淡化设备效率特性曲线；

步骤2：在微网优化调度中同时考虑制氢设备(hydrogen production equipment，HPE)和海水淡化设备(seawater desalination equipment，SDE)的效率特性，使其在能够根据可再生能源及负荷变化灵活调整机组运行状态。

有益效果：本发明的考虑制氢设备和海水淡化设备效率特性的海岛微网多能源系统优化调度模型，首先将氢储能系统细分为电-氢和氢-电两部分，建立了制氢设备的效率特性模型和海水淡化设备的效率特性模型，最后在微网优化调度中考虑HPE和SDE的效率特性，SDE将富余风电转化为淡水满足居民生活需求，HPE将富余风电以氢气的形式存储，实现了电-氢的转化，风力不足时通过HFC将氢气再次以电能回馈电网，产生的热能可以通过热网供给用户，实现了电能-氢能、氢能-电能的双向转化，促进风能高效利用。与传统蓄电池储能相比，一方面降低了环境的污染，另一方面由于氢储能的容量优势，可以消纳更多可再生能源。与不计制氢设备和海水淡化设备效率特性相比，一方面减少微网化石燃料的使用，能够更好的保护当地环境，另一方面提高的可再生能源的利用率和微网收益。

附图说明

图1为本发明制氢设备效率特性图；

图2为本发明海水淡化设备效率特性图；

图3为本发明风电和常规负荷典型日功率分布图；

图4为本发明不同方案下微网24h优化功率分布图；

图5为本发明两种方案下HPE和SDE运行功率；

图6为本发明淡水产量图；

图7为本发明氢气产量图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

考虑制氢设备和海水淡化设备效率特性的海岛微网多能源系统优化调度模型，包括以下步骤：

步骤1：建立制氢设备和海水淡化设备的效率特性模型，绘出制氢设备和海水淡化设备效率特性曲线，具体步骤如下：

步骤1.1：根据制氢设备的输入/输出功率，建立其效率特性模型，根据其效率特性模型绘出效率特性曲线。

固体氧化物蒸汽电解槽作为电解水装置，工作在600-1000度之间，具有高能量转化效率的特点。可利用其实现电-氢的转化，其功率输出模型为：

P＝VI

式中，I为电解装置的工作电流，V为电解装置的工作电压。

制氢单元的热需求：

式中，Q_cell为外热源需要提供的热量；T₀、T_S分别为环境温度和加热源温度；Q_H2O为加热进水所需要的热量。

制氢单元的总功率(电功率加热功率)P_H2可表示如下:

P_H2＝(P+Q)×S

式中，S为电解槽的横截面积，m2。电解槽的制氢效率可表达如下：

式中：N_H2,out为氢气产出速率，mol/s；HHV是氢气的热值，kJ/mol。

由式(3)、(4)电解槽产氢速率表达式如下：

结合上式可得制氢设备效率特性曲线如图1所示。

步骤1.2：根据海水淡化设备的输入/输出功率，建立其效率特性模型，根据其效率特性模型绘出效率特性曲线。

基于反渗透海水淡化设备典型系统性能设计方案，系统单位时间产水量Q_P:

式中，Y表示装置系统回收率；P_f为系统进水工作压力，MPa。

由上式可以看出，海水淡化装置的产出取决于系统进水工作压力P_f与系统回收率Y。

就能量平衡而言可得下式：

式中，P_d为电机的功率，kW；P_S为增压之后的海水压力，MPa；Q_f、Q_C、Q₁、Q₂分别指总进水量、系统回收水量、高压泵进水流量和增压海水流量，m3/h；η_e、η_P分别是高压泵和增压泵的电机效率。

结合式上式并以1psig＝0.0689bar进行单位换算后得：

式中，η为能量回收率，90％：ΔP_fc为原水和浓盐水间的压强差。

设海水淡化装置的各个子系统的能耗为海水淡化装置额定功率的5％。则海水淡化装置的输入电功率P_des可表示为：

P_des＝P_d+0.05P_desN

结合上式可得海水淡化设备效率特性曲线如图2所示。

步骤2：在微网优化调度中同时考虑HPE和SDE的效率特性，使其能够根据可再生能源及负荷变化灵活调整机组运行状态。具体过程包括如下步骤：

步骤2.1：目标函数部分：考虑制氢设备和海水淡化设备效率特性的海岛微网多能源系统的优化调度模型以微网系统运行成本最小为目标制定调度计划，包括系统燃油成本C_die、制氢净成本C_H2、燃料电池发电成本C_FC和制取淡水净成本C_des；微网运行成本可用下式表示：

1)燃油成本

作为一种传统的发电机，柴油发电机的发电效率随着功率的增加有所增加，并在额定值时发电效率达到最大值。对发电机模型进行简化处理。它的能耗特性函数可用多项式近似表示如下：

F(t)＝c₁·P_die(t)+c₂·P_dieN

式中：c₁、c₂为多项式系数；P_die(t)表示第t小时单台发电机的平均输出功率；P_dieN表示柴油机的额定功率。

故第t小时柴油机发电成本可表示为：

C_die(t)＝c₀(c₁·P_die(t)+c₂·P_dieN)

式中：c₀表示单位体积燃油售价。

2)制氢净成本

风电场的弃风量会随着风速的变化而随之波动，利用弃风制氢时要兼顾最大化利用弃风和最小化闲置制氢设备两项原则，常采用平准化能源成本法和净现值法，分析风电制氢系统的规模与制氢成本的关系。

C_H2(t)＝(m₀-(m₁+0.5m₂))·P_H2(t)·η_H2(t)

式中：m₀表示单位制氢成本，元/Nm3；P_H2N表示制氢设备额定功率m₁、m₂分别为单位氢气和氧气的售价，元/Nm3；P_H2(t)表示第t小时制氢设备运行功率，kW；η_H2(t)表示第t小时制氢设备的运行效率。

3)燃料电池发电成本

HFC发电成本包括燃料成本和维护成本。文中氢燃料电池所需燃料由弃风电电解水得来，故在氢燃料电池的发电成本中未考虑燃料成本。本文氢燃料电池第t小时的发电成本可表示如下：

其中:CC表示燃料电池的造价；COM表示燃料电池的运行维护费用；Y₁表示燃料电池使用年限；t₁表示燃料电池年运行时间；P_FC(t)表示t时刻燃料电池的输出功率。

4)制取淡水净成本

制取淡水成本主要包括工程初始投资成本、运行维护成本和能耗成本，文中以富余风电作为制取淡水能源，故未考虑能耗成本。参考现有海水淡化各项成本，本文单位制水成本r₀取2.2元/吨。故制取淡水净成本可表示为：

C_des(t)＝(r₀-r₁)·P_des(t)·η_des(t)

式中：P_des(t)、η_des(t)分别表示t时刻海水淡化设备的输入功率和效率；r₀、r₁分别表示制取单位体积淡水的成本与外送单位体积淡水的成本。

步骤2.2：约束条件：求解上述微网运行成本时应同时满足许多约束条件，具体公式如下所示：

1)功率平衡约束

P_die(t)+P_FC(t)+P_wind(t) -P_des(t)-P_H2(t)＝P_L(t)

式中：P_die(t)、P_FC(t)、P_wind(t)、P_des(t)、P_H2(t)、P_L(t)分别表示t时刻柴油机、燃料电池、风电、海水淡化设备、制氢设备的实际出力和实际负荷总量，kW。

2)柴油机组出力约束

0≤P_die(t)≤N_dieP_dieN

若考虑岛上可再生能源占比较高及岛内重要负荷的用电可靠性，可设定柴油机出力下限为P_diemin，此时柴油机出力约束为：

P_diemin≤P_die(t)≤N_dieP_dieN

式中：N_die、P_dieN表示柴油机数量计及额定功率。

3)风电出力约束

0≤P_wind(t)≤P_windN

式中：P_windN表示风电预测值，kW。

4)海水淡化设备运行功率约束

0≤P_des(t)≤N_desP_desN

式中：P_desN、N_des分别表示海水淡化设备额定功率及数量。

5)制氢设备运行功率约束

0≤P_H2(t)≤P_H2N

式中：P_H2N表示制氢设备额定功率，kW。

6)燃料电池功率约束

0≤P_FC(t)≤P_FCN

式中：P_FCN表示燃料电池组的额定功率，kW。

7)储氢罐容量约束

0≤M_H2(t)≤M_H2-max

式中：M_H2(t)、M_H2-max分别表示时刻储氢罐的氢气储量和储氢罐的体积。

8)日用淡水供应量需求

式中：Q_water表示岛内日用淡水量。

步骤2.3：场景设置：参考了我国数个海岛的天气条件、常规负荷以及用水需求等情况，同时以岛屿的人口、经济状况以及自身的特点为基础设置柴油机、制氢设备、海水淡化设备和燃料电池的数量和参数。以我国某一海岛为例,其典型日的风电出力、常规负荷功率如图3所示。本文配置柴油发电机1台，额定功率为450kW，参考当下柴油价格并考虑燃油运输到海岛的成本，燃油价定为7.0元/L；制氢设备1台，额定功率为 1000kW；海水淡化设备1台，额定功率100kW；燃料电池2组，额定功率250kW。

基于上述参数，为了说明本发明提出考虑制氢设备和海水淡化设备效率特性对微网运行成本的影响，采用Matlab在yalmip平台下调用CPLEX，系统以1h为步长，24h 为周期。设置以下2种案例：

1)案例Case1：在调度计划中配置柴油发电机弥补风电出力不足，消纳富余风电时不计SDE(海水淡化设备)和HPE(制氢设备)效率特性。

2)案例Case2：在消纳富余风电时计及SDE和HPE效率特性。

仿真结果：

柴油机和燃料电池运行工况分析：

对比两种方案下柴油机和燃料电池出力结果如图4所示。在1-10时由于风力较大，负荷较小，两种方案下柴油机组均已最小功率运行；在12时由于负荷较大，风电出力不足，此时在方案1中由柴油机出力弥补风电不足，燃料电池不出力，而方案2中柴油机继续以最小功率运行，剩余不足功率由燃料电池补偿，减小燃料的使用；17时在均满足供电需求的情况下，方案2中柴油机出力略高于与方案1；在21时风电出力不足，方案2中由柴油机出力运行在最小功率状态，其余不足功率由燃料电池补足，相比方案1 由于风电富余时存储的氢气以完全消耗殆尽，燃料电池停止工作，故仅由柴油机补偿风电不足。在整个调度周期内，方案1中柴油机组和燃料电池分别出力1481.5kWh、 1617.2kWh，方案2中柴油机组和燃料电池分别出力1255.5kWh、1843.2kWh，这是因为方案2中考虑到HPE和SDE的效率特性，使其在消纳富余风电时运行状态更加灵活，且消纳相同的富余风电时可以产出更多氢气，从而在风电不足时利用HFC反馈回微网的电能更多，减少柴油机燃料的使用，不仅降低了微网的运行成本，对保护岛内环境也有重要意义。

制氢设备和海水淡化设备运行工况分析：

两种方案下HPE和SDE运行功率如图5所示。由图5所示，1-2、22-24时负荷较小，风电较为富裕，此时SDE和HPE开始运行消纳富余风电，提高风电的上网量，而方案1 中SDE的运行功率略高于方案2，HPE的运行功率略低于方案2，相比方案1，方案2中淡水产量减少，但氢气产量较高；在3时方案1中HPE运行功率略高于方案2，但此时方案1中SDE停止，较之方案1，方案2中SDE高效运行，减少了其启停次数；在10 时负荷增加富余风电减少，方案2仅SDE高效运行，而方案1仅通过HPE以固定运行消纳富余风电；在11-21时负荷功率增加，此时风电出力不足SDE和HPE均停止运行。综上所述，在整个调度周期中方案2中SDE和HPE联合变效率运行，富余风电较大时，SDE 和HPE高效运行，在消纳相同富余风电的情况下有更多产出，降低了对内陆的能源依赖，促进风能综合高效利用，提高了海岛微网的综合收益。

淡水产量分析：

在整个调度周期中，在方案1和方案2中SDE分别消纳富余风电1000kWh、767.5kWh，但淡水产出的总量均为300m³。可见在产出淡水量一定时，在微网调度中计及设备效率特性，可以使SDE高效运行，从而实现利用较少的风电达到相同淡水产出量的目标，有效提高了风电的利用效率。

氢气产量分析：

对比两种方案下的氢气产量如图7。在满足岛内淡水用量时，用HPE消纳剩余风电；在一个调度日内方案1、2下HPE消纳富余风电分别为6689.4kWh、6921.9kWh，产出氢气分别为1149.7m³、1321.4m³。故相比于方案1，方案2中可以将更多氢能形式存储的风电，再次以电能的形式回馈电网，实现了微网能源系统电能-氢能-电能的闭环流动，减少了柴油机的使用，提高了海岛能源的自给能力。结合图6、7可知两种方案下消耗的富余能源总量相同；相比方案1，方案2中计及SDE和HPE的效率特性，利用相同的富余风电得到了较多的收益，提高了风电使用效率。

调度方案经济性分析：

两种方案下系统的经济成本情况见表1。由表1可知两种方案下淡水收益相同，方案2中氢气收益为3964.1元，比方案1多515.1元，而方案2中燃料电池的发电成本为1751.0元比方案1多214.6元，柴油机燃油成本比方案1低363.8元，这是因为方案2中计及了HPE和SDE的效率特性，使其在参与电网调度时变效率运行，在消纳风电时运行状态更加灵活，消纳相同风电时产出氢气更多，从而在风电不足时利用HFC反馈回微网的电能更多，减少了柴油机燃料的使用，使海岛微网的日运行成本低于方案1。

表1两种方案下的运行成本(元)

以上所述实施例为本发明的优选实施方式，仅用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽地描述所有细节，也不限制本发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变换构型均属于本发明的保护范围。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims

1.一种海岛微网多能源系统优化调度模型，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立制氢设备的输入/输出效率特性模型，并绘制效率特性曲线；

2)建立海水淡化设备的输入/输出效率特性模型，并绘制效率特性曲线；

3)在海岛微网优化调度中同时考虑步骤1)和步骤2)中建立的模型，并以海岛微网多能源系统运行成本为目标验证海岛微网优化调度模型的可行性和优越性。

2.如权利要求1所述的一种海岛微网多能源系统优化调度模型，其特征在于，步骤1)中制氢设备的输入/输出效率特性模型的建立包括如下步骤：

1.1)求解制氢设备单位横截面积的输出电功率P：

P＝VI；

其中：I为制氢设备的工作电流,V为制氢设备的工作电压；

1.2)求解制氢设备单位横截面积的热功率Q：

其中，Q_cell为外热源需要提供的热量，T₀为环境温度，T_S为加热源温度，Q_H2O为加热进水所需要的热量；

1.3)求解制氢设备的总功率P_H2：

P_H2＝(P+Q)×S；

其中：S为制氢设备的横截面积，单位m²，则制氢设备的制氢效率η_H2为：

其中，N_H2,out为氢气产出速率，单位mol/s；HHV是氢气的热值，单位kJ/mol；

1.4)求解制氢设备的产氢速率

1.5)根据产氢速率

即制氢设备的输入/输出效率特性模型，绘制制氢设备效率特性曲线。

3.如权利要求2所述的一种海岛微网多能源系统优化调度模型，其特征在于，步骤2)海水淡化设备的输入/输出效率特性模型的建立具体包括如下步骤：

2.1)所述海水淡化设备包括高压泵、增压泵、能量回收装置，求解海水淡化设备单位时间产水量Q_P：

其中，Y表示海水淡化设备回收率；P_f为海水淡化设备进水工作压力，单位MPa；则海水淡化设备的产水量取决于海水淡化设备进水工作压力P_f与海水淡化设备回收率Y；

又高压泵和增压泵的总功率P_d，单位为kW，为：

其中，P_S为增压之后的海水压力，单位MPa；Q_f为单位时间海水淡化设备总进水量、Q_C为海水淡化设备回收水量、Q₁为单位时间高压泵进水流量、Q₂为单位时间增压泵进水流量，单位m³/h；η_e、η_P分别是高压泵和增压泵的电机效率；通过1psig＝0.0689bar进行单位换算得：

式中，η为能量回收率，为90％：ΔP_fc为原水和浓盐水间的压强差；

2.2)求解海水淡化设备的输入电功率P_des；

首先假设除高压泵和增压泵外，海水淡化设备的其他装置的总能耗为海水淡化设备额定功率P_desN的5％，则海水淡化设备的输入电功率P_des表示为：

P_des＝P_d+0.05P_desN；

2.3)通过海水淡化设备的输入电功率P_des即海水淡化设备的输入/输出效率特性模型绘制海水淡化设备效率特性曲线。

4.如权利要求3所述的一种海岛微网多能源系统优化调度模型，其特征在于，步骤3)中具体步骤包括：

3.1)建立海岛微网多能源系统运行成本目标函数C：

其中C_die(t)为第t小时海岛微网多能源系统燃油成本、C_H2(t)为第t小时制氢设备制氢净成本、C_FC(t)为第t小时燃料电池发电成本；C_des(t)为第t小时海水淡化设备制取淡水净成本；

3.2)求解第t小时海岛微网多能源系统燃油成本C_die(t)：

柴油发电机作为海岛微网多能源系统中的电源之一，其能耗特性函数F(t)为：

F(t)＝c₁·P_die(t)+c₂·P_dieN；

其中：c₁、c₂为多项式系数；P_die(t)表示第t小时单台柴油发电机的平均输出功率；P_dieN表示柴油发电机的额定功率；

故第t小时海岛微网多能源系统燃油成本为：

C_die(t)＝c₀(c₁·P_die(t)+c₂·P_dieN)；

其中：c₀表示单位体积燃油售价；

3.3)求解第t小时制氢设备制氢净成本C_H2(t)：

C_H2(t)＝(m₀-(m₁+0.5m₂))·P_H2(t)·η_H2(t)；

其中：m₀表示制取单位气体体积氢气的成本，m₁为单位气体体积氧气的售价，m₂为单位气体体积氧气的售价，单位元/Nm³；P_H2(t)表示第t小时制氢设备运行功率，单位kW；η_H2(t)表示第t小时制氢设备的运行效率；

3.4)求解第t小时燃料电池发电成本C_FC(t)：

其中:CC表示燃料电池的造价；COM表示燃料电池的运行维护费用；Y₁表示燃料电池使用年限；t₁表示燃料电池年运行时间；P_FC(t)表示第t小时燃料电池运行功率；

3.5)求解第t小时海水淡化设备制取淡水净成本C_des(t)：

C_des(t)＝(r₀-r₁)·P_des(t)·η_des(t)；

其中：r₀表示制取单位体积淡水的成本、r₁表示外送单位体积淡水的成本；P_des(t)表示第t小时海水淡化设备的输入电功率、η_des(t)表示第t小时海水淡化设备的效率。

5.如权利要求4所述的一种海岛微网多能源系统优化调度模型，其特征在于，在求解目标函数C时同时需要满足功率平衡，其中包括第t小时单台柴油发电机的平均输出功率P_die(t)、第t小时的风电平均输出功率P_wind(t)、第t小时海水淡化设备的输入功率P_des(t)、第t小时制氢设备运行功率P_H2(t)、第t小时燃料电池运行功率P_FC(t)、第t小时制氢设备的储氢罐容量M_H2(t)、日用淡水供应量Q_water进行条件约束：

其中功率平衡约束满足：

P_die(t)+P_FC(t)+P_wind(t)

-P_des(t)-P_H2(t)＝P_L(t)；

其中P_L(t)为第t小时的海岛微网多能源系统实际负荷总量；

对第t小时单台柴油发电机的平均输出功率P_die(t)进行约束：

P_diemin≤P_die(t)≤N_dieP_dieN；

其中：N_die表示柴油机数量、P_dieN表示柴油机额定功率；P_diemin表示柴油机平均输出功率的最小值；

对第t小时的风电平均输出功率P_wind(t)进行约束：

0≤P_wind(t)≤P_windN；

其中：P_windN表示风电预测值，单位kW；

对第t小时燃料电池运行功率P_FC(t)进行约束：

0≤P_FC(t)≤P_FCN；

其中：P_FCN为燃料电池额定功率；

对第t小时海水淡化设备的输入功率P_des(t)进行约束：

0≤P_des(t)≤N_desP_desN；

其中：N_des表示海水淡化设备的数量、P_desN表示海水淡化设备的额定功率；

对第t小时制氢设备运行功率P_H2(t)进行约束：

0≤P_H2(t)≤P_H2N；

其中：P_H2N表示制氢设备额定功率，单位kW；

对第t小时制氢设备的储氢罐容量M_H2(t)进行约束：

0≤M_H2(t)≤M_H2-max；

其中：M_H2-max表示储氢罐的体积；

对日用淡水供应量需求Q_water进行约束：

其中：Q_water表示岛内日用淡水量。