本發明屬于能量轉換與(yu)存儲，具體涉(she)及一種(zhong)計及電氫熱耦(ou)合的(de)rsoc運行模型及建模方法、系統。

背景技術：

1、隨著全球能(neng)(neng)源需求的(de)(de)不斷(duan)增長和環(huan)境保(bao)護壓力(li)的(de)(de)加(jia)大(da)，開發(fa)和利(li)用可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源已經成為世界各國關(guan)注的(de)(de)焦點。氫(qing)能(neng)(neng)作(zuo)(zuo)為一種(zhong)清潔(jie)、高效的(de)(de)能(neng)(neng)源載體，具有巨大(da)的(de)(de)發(fa)展潛力(li)。在(zai)氫(qing)能(neng)(neng)利(li)用過程中，可(ke)逆固體氧化(hua)物電池(chi)（rsoc）因其高效率(lv)和燃(ran)料(liao)(liao)多(duo)樣性，成為研(yan)究的(de)(de)熱點。rsoc可(ke)以(yi)在(zai)電解（soec）模式(shi)下(xia)工作(zuo)(zuo)，將電能(neng)(neng)轉化(hua)為化(hua)學(xue)能(neng)(neng)儲(chu)存在(zai)氫(qing)氣中；也可(ke)以(yi)在(zai)燃(ran)料(liao)(liao)電池(chi)（sofc）模式(shi)下(xia)工作(zuo)(zuo)，將氫(qing)氣的(de)(de)化(hua)學(xue)能(neng)(neng)轉化(hua)為電能(neng)(neng)。這(zhe)種(zhong)可(ke)逆操作(zuo)(zuo)模式(shi)使rsoc在(zai)能(neng)(neng)源存儲(chu)與轉化(hua)方面具有獨(du)特的(de)(de)優勢。

2、然而(er)，rsoc在實(shi)際運行中(zhong)，存在電、氫(qing)、熱(re)三(san)者耦(ou)合(he)的(de)復雜物理現象。電解轉換(huan)過(guo)程中(zhong)會伴隨著氫(qing)氣和熱(re)能(neng)的(de)消耗，而(er)發電過(guo)程中(zhong)的(de)電阻損(sun)耗和極化(hua)現象又會導(dao)致熱(re)的(de)產生(sheng)。傳(chuan)統(tong)的(de)模型往往單獨考慮電化(hua)學過(guo)程或熱(re)力學過(guo)程，缺乏對(dui)系(xi)統(tong)內多(duo)物理場耦(ou)合(he)行為的(de)全面描述，抑或是未考慮能(neng)量轉換(huan)與吸(xi)收之間的(de)非線(xian)性(xing)關系(xi)，僅采用線(xian)性(xing)關系(xi)表(biao)征，影響了(le)rsoc運行的(de)靈活性(xing)和經濟性(xing)。

3、目前(qian)，已有一(yi)些研究(jiu)在嘗試建(jian)立(li)計及電氫熱耦(ou)合(he)的(de)rsoc模型(xing)，但這些模型(xing)多從電化學和熱力學層(ceng)面出發，模型(xing)較(jiao)為復雜且(qie)需(xu)要大(da)量的(de)計算資源，而且(qie)在實際應用(yong)中難(nan)以推廣(guang)。因此，亟需(xu)一(yi)種更(geng)為簡(jian)化和實用(yong)的(de)建(jian)模方法(fa)，以便更(geng)好地(di)模擬和優化rsoc的(de)運行過(guo)程的(de)同時兼顧其多能耦(ou)合(he)的(de)轉非線性換特征(zheng)。

4、如中國(guo)專利cn202311383625.6提(ti)出(chu)一種基于動態熱電(dian)特性的(de)可逆固體氧化(hua)物電(dian)池模(mo)(mo)型及其建模(mo)(mo)方法，能(neng)夠(gou)提(ti)高rsoc運行過程中的(de)能(neng)量利用效率，增(zeng)強rsoc并(bing)網運行的(de)安(an)全性和運行的(de)靈活性，降低rsoc的(de)功率切換成本。但(dan)是該方法從熱力(li)學和電(dian)化(hua)學層(ceng)面出(chu)發(fa)，使得模(mo)(mo)型較為復雜且難以實(shi)際應用。

5、又如中國專利(li)cn202410199596.6公開了一種(zhong)基(ji)于可(ke)逆(ni)固(gu)體氧化物電(dian)池(chi)和(he)定日太(tai)陽(yang)(yang)能場的制氫發電(dian)及供熱系統，該(gai)方法提(ti)出了一種(zhong)充分利(li)用可(ke)再生資源太(tai)陽(yang)(yang)能和(he)水(shui)制取綠(lv)氫，同時(shi)存(cun)儲(chu)氫氣(qi)和(he)利(li)用綠(lv)氫發電(dian)和(he)供熱的系統。然而該(gai)方法所建立的rsoc模型同樣較為(wei)復雜，難以參與實際應用。

6、再(zai)如(ru)中國專利cn202311659341.5提(ti)出了(le)一(yi)種(zhong)基于可(ke)逆固體氧化(hua)(hua)物(wu)電(dian)(dian)池(chi)的氣(qi)電(dian)(dian)雙向耦合統一(yi)運(yun)行方(fang)法(fa)，通過(guo)構(gou)建基于可(ke)逆固體氧化(hua)(hua)物(wu)電(dian)(dian)池(chi)雙向耦合的電(dian)(dian)力天然氣(qi)耦合網(wang)絡模(mo)型提(ti)高綜合系(xi)統的經(jing)濟效益。但該方(fang)法(fa)僅(jin)考慮(lv)了(le)電(dian)(dian)氫之(zhi)間(jian)的相互轉化(hua)(hua)，并未(wei)考慮(lv)rsoc運(yun)行過(guo)程的熱能(neng)吸收和釋(shi)放狀況。

技術實現思路

1、針對現有技(ji)術的(de)(de)不足，本發明的(de)(de)目的(de)(de)在于提供(gong)一種計及電(dian)氫熱耦(ou)合的(de)(de)rsoc運行模型及建模方(fang)法、系統，解決了(le)現有技(ji)術中的(de)(de)問(wen)題(ti)。

2、本發明的目的可(ke)以通過以下技術方案實現：

3、一種(zhong)計及(ji)電氫(qing)熱耦合的rsoc運行模型的建(jian)模方法，包括以下步驟：

4、建立計及電氫熱耦(ou)合的rsoc電解(jie)模(mo)型；

5、建立計及(ji)電(dian)氫熱(re)耦合的rsoc發電(dian)模型；

6、基于計及(ji)電氫熱耦(ou)合的rsoc電解模(mo)型和(he)計及(ji)電氫熱耦(ou)合的rsoc發電模(mo)型，考(kao)慮rsoc的啟停和(he)爬(pa)坡(po)特征(zheng)，建立rsoc運(yun)行模(mo)型；

7、通過分段線性化(hua)(hua)方法和大m法對(dui)rsoc運行模型(xing)進行線性化(hua)(hua)。

8、進一步地，所述計及電氫熱耦(ou)合的rsoc電解(jie)模(mo)型為：

9、

10、

11、

12、

13、

14、式中(zhong)，為二進制變量，其(qi)值為1時(shi)(shi)表示rsoc處(chu)于soec狀(zhuang)態；為rsoc的裝(zhuang)機容量；為rsoc在(zai)(zai)soec狀(zhuang)態下在(zai)(zai)第d天(tian)(tian)t時(shi)(shi)刻的輸入電功(gong)率(lv)(lv)；為rsoc在(zai)(zai)soec狀(zhuang)態下在(zai)(zai)第d天(tian)(tian)t時(shi)(shi)刻的輸出氫(qing)流(liu)量；為rsoc在(zai)(zai)soec狀(zhuang)態下在(zai)(zai)第d天(tian)(tian)t時(shi)(shi)刻的吸(xi)收熱功(gong)率(lv)(lv)；為rsoc在(zai)(zai)soec狀(zhuang)態下在(zai)(zai)第d天(tian)(tian)t時(shi)(shi)刻的電轉氫(qing)效(xiao)率(lv)(lv)；為rsoc在(zai)(zai)soec狀(zhuang)態下在(zai)(zai)第d天(tian)(tian)t時(shi)(shi)刻的熱電比；為氫(qing)的低(di)位熱值；為天(tian)(tian)數的索(suo)引(yin)；為小(xiao)時(shi)(shi)的索(suo)引(yin)；為天(tian)(tian)數的集(ji)合；為小(xiao)時(shi)(shi)的集(ji)合；、、、、、均為常數。

15、進一步地，所述建(jian)立計及電(dian)氫熱耦合(he)的rsoc發電(dian)模型為：

16、

17、

18、

19、

20、

21、式中，為(wei)(wei)(wei)二進(jin)制變量，其值為(wei)(wei)(wei)1時表示rsoc處于(yu)sofc狀(zhuang)態(tai)(tai)；為(wei)(wei)(wei)rsoc在(zai)(zai)(zai)sofc狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia)(xia)在(zai)(zai)(zai)第(di)(di)d天(tian)t時刻(ke)的輸出電(dian)功率；為(wei)(wei)(wei)rsoc在(zai)(zai)(zai)sofc狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia)(xia)在(zai)(zai)(zai)第(di)(di)d天(tian)t時刻(ke)的輸入氫(qing)流量；為(wei)(wei)(wei)rsoc在(zai)(zai)(zai)sofc狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia)(xia)在(zai)(zai)(zai)第(di)(di)d天(tian)t時刻(ke)的放出熱功率；為(wei)(wei)(wei)rsoc在(zai)(zai)(zai)sofc狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia)(xia)在(zai)(zai)(zai)第(di)(di)d天(tian)t時刻(ke)的氫(qing)發(fa)電(dian)效率；為(wei)(wei)(wei)rsoc在(zai)(zai)(zai)sofc狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia)(xia)在(zai)(zai)(zai)第(di)(di)d天(tian)t時刻(ke)的熱電(dian)比(bi)；、、、、、均為(wei)(wei)(wei)常數。

22、進一步(bu)地(di)，所述(shu)rsoc運(yun)行模型(xing)為：

23、

24、

25、

26、

27、

28、

29、式(shi)中(zhong)，為(wei)二(er)進(jin)制變(bian)(bian)量，其值(zhi)為(wei)1時表(biao)(biao)示(shi)rsoc處于(yu)(yu)運行狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)，否則(ze)處于(yu)(yu)停(ting)機(ji)狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)；為(wei)rsoc處于(yu)(yu)sofc狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)下的爬坡率；為(wei)rsoc處于(yu)(yu)soec狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)下的爬坡率；為(wei)二(er)進(jin)制變(bian)(bian)量，其值(zhi)為(wei)1時表(biao)(biao)示(shi)rsoc處于(yu)(yu)停(ting)機(ji)到(dao)(dao)啟(qi)(qi)動的轉(zhuan)(zhuan)換狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)；為(wei)二(er)進(jin)制變(bian)(bian)量，其值(zhi)為(wei)1時表(biao)(biao)示(shi)rsoc處于(yu)(yu)啟(qi)(qi)動到(dao)(dao)停(ting)機(ji)的轉(zhuan)(zhuan)換狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)；為(wei)rsoc處于(yu)(yu)停(ting)機(ji)到(dao)(dao)啟(qi)(qi)動的轉(zhuan)(zhuan)換狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)的最(zui)小(xiao)持續時間；為(wei)rsoc處于(yu)(yu)啟(qi)(qi)動到(dao)(dao)停(ting)機(ji)的轉(zhuan)(zhuan)換狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)的最(zui)小(xiao)持續時間。

30、進(jin)一步地，在對所述rsoc運(yun)行模(mo)型進(jin)行線性化(hua)的(de)過程中，采用分段線性化(hua)方(fang)法將電(dian)氫熱(re)(re)之間復雜耦合關系轉化(hua)成氫和電(dian)、熱(re)(re)和電(dian)之間的(de)線性關系，采用大(da)m法實現(xian)二進(jin)制變(bian)量與連續變(bian)量乘積項的(de)線性轉化(hua)，生成rsoc運(yun)行的(de)混合整(zheng)數線性化(hua)模(mo)型。

31、一種計及電氫熱耦合(he)的(de)rsoc運行模型，利用上述的(de)一種計及電氫熱耦合(he)的(de)rsoc運行模型的(de)建模方法構建。

32、一種計及電(dian)氫熱(re)耦合的(de)rsoc運行模(mo)型的(de)建模(mo)系統，包括(kuo)：

33、電解(jie)模(mo)(mo)型(xing)構(gou)建(jian)模(mo)(mo)塊：建(jian)立計(ji)及電氫熱(re)耦合的rsoc電解(jie)模(mo)(mo)型(xing)；

34、發電模(mo)型構建模(mo)塊：建立(li)計及(ji)電氫熱耦(ou)合(he)的rsoc發電模(mo)型；

35、運(yun)行模(mo)(mo)型(xing)(xing)構建模(mo)(mo)塊：基于計及電(dian)氫熱耦合(he)的(de)rsoc電(dian)解模(mo)(mo)型(xing)(xing)和(he)計及電(dian)氫熱耦合(he)的(de)rsoc發電(dian)模(mo)(mo)型(xing)(xing)，考慮rsoc的(de)啟停和(he)爬(pa)坡特征，建立rsoc運(yun)行模(mo)(mo)型(xing)(xing)；

36、以及，模(mo)型線(xian)性化(hua)模(mo)塊(kuai)：通過(guo)分(fen)段線(xian)性化(hua)方法和大m法對rsoc運(yun)行模(mo)型進行線(xian)性化(hua)。

37、一(yi)種(zhong)計算機(ji)存(cun)儲(chu)介質，存(cun)儲(chu)有可讀程(cheng)序，當程(cheng)序運(yun)行時，能夠執行上述的一(yi)種(zhong)計及電(dian)氫熱(re)耦合(he)的rsoc運(yun)行模(mo)(mo)型(xing)的建模(mo)(mo)方法。

38、一(yi)種(zhong)電子設(she)備，包括：處理(li)器、存儲器、通(tong)信(xin)(xin)(xin)接口和(he)通(tong)信(xin)(xin)(xin)總線，所(suo)述處理(li)器、所(suo)述存儲器和(he)所(suo)述通(tong)信(xin)(xin)(xin)接口通(tong)過所(suo)述通(tong)信(xin)(xin)(xin)總線完成(cheng)相(xiang)互間的通(tong)信(xin)(xin)(xin)；

39、所述(shu)(shu)存(cun)儲器用于存(cun)放至少一條可(ke)執行(xing)指(zhi)(zhi)令(ling)，所述(shu)(shu)可(ke)執行(xing)指(zhi)(zhi)令(ling)使所述(shu)(shu)處理(li)器執行(xing)上(shang)述(shu)(shu)的一種(zhong)計(ji)及(ji)電氫熱耦(ou)合的rsoc運行(xing)模型的建模方法對(dui)應的操作。

40、一(yi)(yi)種計(ji)(ji)(ji)算機(ji)程序產品，包括計(ji)(ji)(ji)算機(ji)指令(ling)，所述計(ji)(ji)(ji)算機(ji)指令(ling)指示計(ji)(ji)(ji)算設備執行(xing)(xing)上述的一(yi)(yi)種計(ji)(ji)(ji)及電(dian)氫熱耦(ou)合的rsoc運行(xing)(xing)模型(xing)的建模方(fang)法(fa)對應的操作。

41、本發明的有(you)益效果：

42、1、本發明提出(chu)了(le)考慮電(dian)氫(qing)熱多(duo)能耦合關(guan)系的(de)rsoc運行模型，有效表(biao)征了(le)rsoc運行過程(cheng)中(zhong)電(dian)氫(qing)熱多(duo)能耦合的(de)關(guan)系，模擬了(le)rsoc的(de)真(zhen)實運行。

43、2、本發明(ming)充分考慮了rsoc運(yun)(yun)行過程中多參數的時變性(xing)(xing)與強耦合特征，以及(ji)rsoc運(yun)(yun)行中的爬(pa)坡和(he)啟停特性(xing)(xing)，顯著(zhu)提高(gao)了rsoc運(yun)(yun)行的靈活性(xing)(xing)和(he)經濟性(xing)(xing)。

44、3、本發明(ming)提出(chu)了(le)(le)一種(zhong)結合分(fen)段(duan)線(xian)性化(hua)和大m法(fa)方法(fa)實現rsoc運行(xing)模(mo)型線(xian)性化(hua)的(de)方法(fa)，有效降低了(le)(le)rsoc運行(xing)模(mo)型的(de)求(qiu)解難(nan)度，提高了(le)(le)模(mo)型求(qiu)解速度。