本发明涉及多机组制氢系统运行优化领域，特别是涉及一种多机组制氢系统的多目标运行优化方法及装置。
背景技术：
1、人们日益认识到气候变化和传统能源(特别是燃烧化石燃料)对环境的影响，推动全球寻求更清洁、更可持续的替代能源。用可再生能源或低碳方法生产氢气时，可以作为清洁能源载体，对环境的影响最小。推广氢能是应对环境和能源安全挑战的共同努力，目标是建立一个更可持续、更有弹性的能源未来。
2、由可再生能源直接或间接制取得氢气称为可再生氢气。通过风力发电、光伏发电与储能系统和电网组成制氢系统，利用可再生能源电解水制氢已经具有成熟的技术与完备的产业链，是生产低碳氢、清洁氢与可再生氢气的主要方案之一。一方面，风光互补多机组制氢不仅仅有助于显著减少温室气体排放，促进全球应对气候变化。另一方面，太阳能和风能等可再生能源是间歇性的，这意味着它们的能源生产会随着天气状况而波动。可再生能源制氢提供了一种在高可再生能源发电期间储存多余能量的方法，这种储存的氢可以在可再生能源产量低的时候使用，作为一种能量储存形式，帮助平衡电网。
3、由于新能源发电固有的随机性和波动性，需要动态调整制氢系统。若制氢系统的负荷与新能源发电不匹配，会导致制氢成本的增加，且引起电解槽短时间内频繁启停次。电解槽作为制氢系统的重要部分，其使用寿命受到启停次数的影响，且这种影响目前尚无确切的定量评估方法。所以，在生产过程中除了要考虑成本以外，还要考虑电解槽的启停次数对使用寿命的影响，尽量减少启停以延长其生命周期。因此，如何对制氢系统进行运行优化，减少制氢成本的同时减少电解槽的启停次数成为目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种多机组制氢系统的多目标运行优化方法及装置，以实现对多机组制氢系统的运行优化，在达到制氢目标的同时降低制氢成本并减少电解槽的启停次数。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、一种多机组制氢系统的多目标运行优化方法，所述方法用于为多机组制氢系统制定运行策略；所述多机组制氢系统包括：电网、风电系统、光伏系统、电池和至少两个电解槽；所述电网、所述风电系统、所述光伏系统和所述电池均用于为所述电解槽提供电能；
4、所述方法，包括：
5、获取计划制氢量、风机功率、光伏功率和多机组制氢系统特性参数；所述多机组制氢系统特性参数包括：电解槽能效特性参数和电解槽启停特性参数；
6、考虑所述多机组制氢系统特性参数对优化目标的影响，构建多机组制氢系统的多目标运行优化模型；
7、将所述计划制氢量、所述风机功率、所述光伏功率输入多目标运行优化模型，以最小化制氢成本和启停次数为目标采用多目标遗传算法对所述多目标运行优化模型进行求解，得到最优运行结果；所述最优运行结果包括：制氢成本和启停次数最优时对应的电池、电网和每台电解槽不同时间段的工作状态、持续时段和功率；
8、其中，所述多目标运行优化模型包括：制氢成本最小目标函数，启停次数最少目标函数，电解槽能效、启停特性约束，发电单元、电网和电池的动态约束条件，电池荷电状态的全局约束条件以及制氢系统能量守恒约束；所述发电单元包括：所述风电系统和所述光伏系统；
9、所述电解槽能效、启停特性约束包括：电解槽停机、待机、运行时的状态约束，电解槽在相邻时段内的启停动作约束，启停对应不同制氢功率的约束，停启过程中制氢功率爬坡约束以及电解槽制氢总功率约束。
10、可选地，所述制氢成本最小目标函数的表达式为：
11、minc1＝ihydrogen+igrid+irun+ibat；
12、
13、其中，c1表示制氢成本；ihydrogen表示电解槽制氢产生的总支出；igrid表示电网收益或支出；irun表示多机组启停产生的额外费用；ibat表示为维护电池充放电产生的费用；psell(t)表示在时段t电网的售电功率；pbuy(t)表示在时段t电网的购电功率；csell(t)表示对电网售电的实时电价；cbuy(t)表示从电网买电的实时电价；tf表示日前优化调度的总时段数；ccom表示储能设备单位电量的维护成本；表示在时段t电池的工作功率；cele表示电解槽使用成本；表示在时段t电解槽n处于运行状态时的功率；表示电解槽n在时段t启动转换状态；表示电解槽n在时段t停止转换状态；csu表示电解槽启动成本；csd表示电解槽停止成本；n表示电解槽的总数量，一个电解槽对应一个制氢机组。
14、可选地，所述启停次数最少目标函数的表达式为：
15、
16、其中，c2表示一天内总时段数所有电解槽启停次数总和；tf表示日前优化调度的总时段数；n表示电解槽的总数量；表示电解槽n在时段t启动转换状态；表示电解槽n在时段t停止转换状态。
17、可选地，所述电解槽停机、待机、运行时的状态约束为：
18、
19、其中，表示电解槽n在时段t的停机状态；表示电解槽n在时段t的待机状态；表示电解槽n在时段t的运行状态。
20、可选地，所述电解槽在相邻时段内的启停动作约束为：
21、
22、其中，表示电解槽n在时段t的停机状态；表示电解槽n在时段t的待机状态；表示电解槽n在时段t的运行状态；表示电解槽n在时段t-1的停机状态；表示电解槽n在时段t-1的待机状态；表示电解槽n在时段t-1的运行状态；表示电解槽n在时段t启动转换状态；表示电解槽n在时段t停止转换状态。
23、可选地，所述启停对应不同制氢功率的约束为：
24、
25、其中，表示在时段t电解槽n处于运行状态时的功率；表示在时段t电解槽n处于运行状态时的最小功率；表示在时段t电解槽n处于运行状态时的最大功率；表示电解槽n待机所需功率；表示电解槽n在时段t的运行状态；表示电解槽n在时段t的待机状态；表示电解槽n在时段t的停机状态；表示电解槽在时段t生产氢气的速率。
26、可选地，所述停启过程中制氢功率爬坡约束以及所述电解槽制氢总功率约束为：
27、
28、其中，表示电解槽n在时段t的停机状态；表示电解槽n在时段t的待机状态；表示电解槽n在时段t的运行状态；表示电解槽n在时段t-1的待机状态；表示电解槽在时段t生产氢气的速率；表示停止到启动动作的0-1变量；n表示电解槽的总数量；表示在时段t电解槽n处于运行状态时的功率；表示电解槽n待机所需功率；μl表示电解槽制氢的转换系数；μw表示由停止到启动带来的折损系数；loadh表示计划制氢量。
29、可选地，发电单元、电网和电池的动态约束条件为：
30、
31、其中，表示在时段t的风机功率；表示在时段t的光伏功率；表示在时段t的风机功率的下限；表示在时段t的风机功率的上限；表示在时段t的光伏功率的下限；表示在时段t的光伏功率的上限；sbat(t)表示在时段t的电池储能；表示在时段t的电池储能的下限；表示在时段t的电池储能的上限；pcha(t)表示在时段t电池的充电功率；pdis(t)表示在时段t电池的放电功率；表示电池的充电功率的上限；表示电池的放电功率的上限；pbuy(t)表示在时段t电网的购电功率；表示电网的购电功率的上限；psell(t)表示在时段t电网的售电功率；表示电网的售电功率的上限；
32、电池荷电状态的全局约束条件为：
33、sbat(t＝t0)＝sbat(t＝tf)；
34、其中，sbat(t＝t0)表示蓄电池在一天内开始时的电荷容量；sbat(t＝tf)表示蓄电池在一天内结束时的电荷容量；t0表示第1个时段；tf表示日前优化调度的总时段数。
35、可选地，所述制氢系统能量守恒约束为：
36、
37、其中，表示在时段t电池的工作功率；表示在时段t电解槽处于运行状态时的功率；表示在时段t电网的购售电功率；表示在时段t的风机功率；表示在时段t的光伏功率。
38、本发明还提供了一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述的多机组制氢系统的多目标运行优化方法。
39、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
40、本发明实施例以最小化制氢成本和启停次数为目标采用多目标遗传算法对多目标运行优化模型进行求解，得到最优运行结果，最优运行结果包括：制氢成本和启停次数最优时对应的电池、电网和每台电解槽不同时间段的工作状态、持续时段和功率，相对于单目标运行优化，多目标运行优化能够获得更加全面的结果来为决策提供参考；构建多目标运行优化模型时考虑了电解槽能效、启停特性约束，计机组的启停特性可以使运行优化的结果更加符合生产，获得的结果更加准确；在多机组制氢系统中，可以通过控制电解槽的启停和运行功率来实现系统负荷的动态调整。本发明实现了对多机组制氢系统的运行优化，在达到制氢目标的同时降低制氢成本，并能减少电解槽(多机组)的启停次数。
1.一种多机组制氢系统的多目标运行优化方法，其特征在于，所述方法用于为多机组制氢系统制定运行策略；所述多机组制氢系统包括：电网、风电系统、光伏系统、电池和至少两个电解槽；所述电网、所述风电系统、所述光伏系统和所述电池均用于为所述电解槽提供电能；
2.根据权利要求1所述的多机组制氢系统的多目标运行优化方法，其特征在于，所述制氢成本最小目标函数的表达式为：
3.根据权利要求1所述的多机组制氢系统的多目标运行优化方法，其特征在于，所述启停次数最少目标函数的表达式为：
4.根据权利要求1所述的多机组制氢系统的多目标运行优化方法，其特征在于，所述电解槽停机、待机、运行时的状态约束为：
5.根据权利要求1所述的多机组制氢系统的多目标运行优化方法，其特征在于，所述电解槽在相邻时段内的启停动作约束为：
6.根据权利要求1所述的多机组制氢系统的多目标运行优化方法，其特征在于，所述启停对应不同制氢功率的约束为：
7.根据权利要求1所述的多机组制氢系统的多目标运行优化方法，其特征在于，所述停启过程中制氢功率爬坡约束以及所述电解槽制氢总功率约束为：
8.根据权利要求1所述的多机组制氢系统的多目标运行优化方法，其特征在于，发电单元、电网和电池的动态约束条件为：
9.根据权利要求1所述的多机组制氢系统的多目标运行优化方法，其特征在于，所述制氢系统能量守恒约束为：
10.一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-9中任一项所述的多机组制氢系统的多目标运行优化方法。
