本发明涉及的是一种风电领域的技术，具体是一种适用于近海区域规模化海上风电接入场景的融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳方法及系统。
背景技术：
1、氢储能是利用氢气或氢化物作为能量存储介质的一种能量存储方法。电能的氢储能利用电解池技术将电能转化为氢能、利用燃料电池或氢燃气轮机将氢能转化为电能。氢储能具有能量密度高、清洁环保技术优势，其成本受制氢、氢能发电技术经济性能的影响。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳方法及系统，针对于氢储能、热储能、钠离子电池储能方式。
2、本发明是通过以下技术方案实现的：
3、本发明涉及一种融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳方法，包括：
4、步骤1，对氢储能、热储能、钠离子电池储能方式的技术发展情况进行调查；
5、所述的氢储能技术发展情况包括：制氢技术、储氢技术、氢发电技术的发展情况，其中：对于制氢技术，针对当前较为成熟技术路线进行调查，包括碱性电解水制氢、质子交换膜(pem)电解制氢，调查碱性电解池与质子交换膜组成部分的制造成本、制氢效率、电解功率、功率密度及使用寿命；对于储氢技术，针对固态储氢、高压气态储氢、液氢存储技术进行调查，调查不同储氢方式的氢能吸收、释放速率、存储损耗率与保存时长、能量(氢气或氢化物)的存储密度、建设规模与成本以及安全性情况。对于氢发电技术，针对pem燃料电池和氢气轮机技术进行调查，调查不同发电方式的发电效率、发电功率、调节灵活性情况。
6、所述的热储能技术发展情况，包括：熔盐储能的集热技术、储热技术、换热技术，其中：熔盐成的集热技术是聚光场系统，所述的集热技术发展情况调查包括：集热系统的集热功率、系统规模技术指标；储热技术针对储热介质材料及生产成本、热能量损耗率与保持寿命进行调查；换热技术针对热交换器技术、热电转换效率以及低品位热源重复利用技术进行调查。
7、所述的钠离子电池发展情况，包括：电极材料、电解液的研究与应用情况，其中：对于钠离子电池的电极材料的调查，包括对正、负极材料的调查，涵盖层状氧化物电极、隧道型氧化物电极、普鲁士蓝类化合物电极、聚阴离子型化合物电极，调查其生产制造成本与电极损耗率与使用寿命；对于电解液的调查，涵盖电解液成分、电解质堆积结构以及不同成本与堆积结构下的使用寿命。
8、步骤2，建立平准化储能成本模型，对氢储能、热储能、钠离子电池储能方式进行技术演进趋势分析；
9、所述的平准化储能成本是指：储能技术的全生命周期成本与其所传输的电能量或电功率之比，能够反映能量净现值为零时的电能量或电功率平均成本，其中：储能技术的全生命周期成本包括一次性投资成本和运行维护成本；净现值为零时所传输的电能量或电功率考虑其储能系统的释放容量与储能系统的寿命(储能系统的循环次数或累计运行时长)。
10、所述的平准化储能成本模型具体为：
11、其中：ce为随容量变化的装机成本，cp为随功率变化的装机成本，o&m(t)是第t年的运营和维护成本，是随时间间隔t的固定和可变运维成本的组合，η为储能系统的效率，n(t)为第t年中储能系统的循环次数，pc为储能系统的额定功率，r为折现率，d为储能系统寿命。
12、分析分子中第一项投资成本，其包含容量成本和功率成本两部分。容量成本是指储能系统中与储能容量相关的设备和施工成本，如电池储能中的电池、电池集装箱设备费用和施工费用、抽水蓄能电站中水库的成本、压缩空气储能中储气室和储热系统的成本。功率成本是指储能系统中与功率相关的设备和施工成本，如电池储能系统中的变流器、变压器设备，抽水蓄能电站中的水轮机，如电池储能系统中的变流器、变压器设备，抽水蓄能电站中的水轮机，压缩空气储能中的压缩机和膨胀机。如公式中所示为随容量变化的装机成本，为随功率变化的装机成本，功率成本与容量成本之和于单位功率成本*储能功率和单位容量成本*储能容量两项乘积之和。分子第二项运维成本包括：这人工、燃料动力、部件更换。分母为累计输送电量，即储能系统全生命周期可以释的度电数或循环的次数。影响因子为储能系统的系统寿命d(年为单位)、年循环次数n(t)以及循环效率η。
13、步骤3，对氢储能、热储能、钠离子电池储能方式的技术发展水平进行调研，并利用平准化储能成本模型实现对三种储能方式的技术演进趋势预测，包括：对于影响储能性能的重大技术突破，包括新材料、新构型的创新和对于由规模化应用、政策演进带来的储能的规律性、较为缓慢的性能变化，具体为：在预测过程中，设置若干重大技术突破可能出现的时间节点，研究其对于度电成本的影响；采用高次项回归、插值拟合方式，对未来技术性发展情况作出预测。
14、步骤4，对储能配置区域内电力网络建设与用能情况进行预测，包括：区域电网中，电力网络拓扑构型、电力输送通道的输电能力、与区域社会情况相关的电网用能需求与分布情况。
15、步骤5，根据步骤3、步骤4中预测的演进趋势，采用步骤2所示的平准化度电成本计算模型，建立满足海上风电消纳需求的新型储能电站装机容量、电能存储容量优化模型，对未来一段时间内的电站装机容量、电能存储容量进行配置规划，包括：优化决策变量、预测的场景参数、优化问题约束条件、最小成本的储能配置目标函数。
16、所述的优化决策变量包括：未来若干年内的电制氢装置功率容量配置变量、氢发电装置功率容量配置变量、储氢装置容量配置变量、热储能装置功率容量配置变量、储热装置容量配置变量、钠离子电池功率容量配置变量、钠离子电池电能容量配置变量、氢储能、热储能、钠离子电储能的日发电、储能功率变量、氢储能、热储能、钠离子电储能存储的能量变量、火力发电厂发电功率变量、内输和外送电能功率变量。
17、所述的场景参数包括：未来若干年内的典型日功率需求、典型日风力发电最大功率、风力发电上网电价、风电占比提升带来的辅助服务费用的分摊电价、火力发电上网电价、碳证交易带来的火力发电附加成本、跨省输电成本、线损率、区域内部输配电线路容量与跨省送电线路容量、电制氢装置单位功率成本、氢发电装置单位功率成本、氢储能设备预期寿命、热储能装置度电成本、钠离子电池度电成本和钠离子电池预期循环寿命。
18、所述的约束条件包括：功率平衡约束、储氢设备、钠离子电池使用寿命约束、功率变量上下限约束。储能装置的功率变量应小于其功率容量配置变量、储能装置能量变化约束、储能装置能量范围约束。
19、本发明涉及一种实现上述方法的系统，包括：各储能未来技术及度电成本演进趋势预测单元和为实现海上风电消纳的混合储能系统未来规划单元，其中：储能未来技术及度电成本演进趋势预测单元根据调研所得各储能方式的模块成本、效率、寿命信息，通过平准化度电成本模型计算其度电成本，得到各储能方式的未来技术、度电成本发展趋势；混合储能系统未来规划单元根据前述的各储能系统未来技术、度电成本发展趋势信息，进行储能寿命、功率、能量约束，得到各储能系统未来逐年装机容量、电能存储容量配置结果，提出满足海上风电消纳的混合储能系统规划方案。
1.一种融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳方法，其特征是，所述的氢储能技术发展情况包括：制氢技术、储氢技术、氢发电技术的发展情况，其中：对于制氢技术，针对当前较为成熟技术路线进行调查，包括碱性电解水制氢、质子交换膜(pem)电解制氢，调查碱性电解池与质子交换膜组成部分的制造成本、制氢效率、电解功率、功率密度及使用寿命；对于储氢技术，针对固态储氢、高压气态储氢、液氢存储技术进行调查，调查不同储氢方式的氢能吸收、释放速率、存储损耗率与保存时长、能量(氢气或氢化物)的存储密度、建设规模与成本以及安全性情况，对于氢发电技术，针对pem燃料电池和氢气轮机技术进行调查，调查不同发电方式的发电效率、发电功率、调节灵活性情况。
3.根据权利要求1所述的融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳方法，其特征是，所述的热储能技术发展情况，包括：熔盐储能的集热技术、储热技术、换热技术，其中：熔盐成的集热技术是聚光场系统，所述的集热技术发展情况调查包括：集热系统的集热功率、系统规模技术指标；储热技术针对储热介质材料及生产成本、热能量损耗率与保持寿命进行调查；换热技术针对热交换器技术、热电转换效率以及低品位热源重复利用技术进行调查。
4.根据权利要求1所述的融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳方法，其特征是，所述的钠离子电池发展情况，包括：电极材料、电解液的研究与应用情况，其中：对于钠离子电池的电极材料的调查，包括对正、负极材料的调查，涵盖层状氧化物电极、隧道型氧化物电极、普鲁士蓝类化合物电极、聚阴离子型化合物电极，调查其生产制造成本与电极损耗率与使用寿命；对于电解液的调查，涵盖电解液成分、电解质堆积结构以及不同成本与堆积结构下的使用寿命。
5.根据权利要求1所述的融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳方法，其特征是，所述的平准化储能成本是指：储能技术的全生命周期成本与其所传输的电能量或电功率之比，能够反映能量净现值为零时的电能量或电功率平均成本，其中：储能技术的全生命周期成本包括一次性投资成本和运行维护成本；净现值为零时所传输的电能量或电功率考虑其储能系统的释放容量与储能系统的寿命(储能系统的循环次数或累计运行时长)。
6.根据权利要求1所述的融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳方法，其特征是，所述的平准化储能成本模型具体为：
7.根据权利要求1所述的融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳方法，其特征是，所述的优化决策变量包括：未来若干年内的电制氢装置功率容量配置变量、氢发电装置功率容量配置变量、储氢装置容量配置变量、热储能装置功率容量配置变量、储热装置容量配置变量、钠离子电池功率容量配置变量、钠离子电池电能容量配置变量、氢储能、热储能、钠离子电储能的日发电、储能功率变量、氢储能、热储能、钠离子电储能存储的能量变量、火力发电厂发电功率变量、内输和外送电能功率变量。
8.根据权利要求1所述的融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳方法，其特征是，所述的场景参数包括：未来若干年内的典型日功率需求、典型日风力发电最大功率、风力发电上网电价、风电占比提升带来的辅助服务费用的分摊电价、火力发电上网电价、碳证交易带来的火力发电附加成本、跨省输电成本、线损率、区域内部输配电线路容量与跨省送电线路容量、电制氢装置单位功率成本、氢发电装置单位功率成本、氢储能设备预期寿命、热储能装置度电成本、钠离子电池度电成本和钠离子电池预期循环寿命。
9.根据权利要求1所述的融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳方法，其特征是，所述的约束条件包括：功率平衡约束、储氢设备、钠离子电池使用寿命约束、功率变量上下限约束，储能装置的功率变量应小于其功率容量配置变量、储能装置能量变化约束、储能装置能量范围约束。
10.一种实现权利要求1-9中任一所述方法的融合氢-热-钠离子储能的海上风电消纳系统，其特征在于，包括：各储能未来技术及度电成本演进趋势预测单元和为实现海上风电消纳的混合储能系统未来规划单元，其中：储能未来技术及度电成本演进趋势预测单元根据调研所得各储能方式的模块成本、效率、寿命信息，通过平准化度电成本模型计算其度电成本，得到各储能方式的未来技术、度电成本发展趋势；混合储能系统未来规划单元根据前述的各储能系统未来技术、度电成本发展趋势信息，进行储能寿命、功率、能量约束，得到各储能系统未来逐年装机容量、电能存储容量配置结果，提出满足海上风电消纳的混合储能系统规划方案。
