本發(fā)明屬于能量轉(zhuǎn)換與存儲，具體涉及一種計及電氫熱耦合的rsoc運行模型及建模方法、系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源需求的不斷增長和環(huán)境保護壓力的加大，開發(fā)和利用可再生能源已經(jīng)成為世界各國關(guān)注的焦點。氫能作為一種清潔、高效的能源載體，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。在氫能利用過程中，可逆固體氧化物電池（rsoc）因其高效率和燃料多樣性，成為研究的熱點。rsoc可以在電解（soec）模式下工作，將電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存在氫氣中；也可以在燃料電池（sofc）模式下工作，將氫氣的化學能轉(zhuǎn)化為電能。這種可逆操作模式使rsoc在能源存儲與轉(zhuǎn)化方面具有獨特的優(yōu)勢。

2、然而，rsoc在實際運行中，存在電、氫、熱三者耦合的復雜物理現(xiàn)象。電解轉(zhuǎn)換過程中會伴隨著氫氣和熱能的消耗，而發(fā)電過程中的電阻損耗和極化現(xiàn)象又會導致熱的產(chǎn)生。傳統(tǒng)的模型往往單獨考慮電化學過程或熱力學過程，缺乏對系統(tǒng)內(nèi)多物理場耦合行為的全面描述，抑或是未考慮能量轉(zhuǎn)換與吸收之間的非線性關(guān)系，僅采用線性關(guān)系表征，影響了rsoc運行的靈活性和經(jīng)濟性。

3、目前，已有一些研究在嘗試建立計及電氫熱耦合的rsoc模型，但這些模型多從電化學和熱力學層面出發(fā)，模型較為復雜且需要大量的計算資源，而且在實際應用中難以推廣。因此，亟需一種更為簡化和實用的建模方法，以便更好地模擬和優(yōu)化rsoc的運行過程的同時兼顧其多能耦合的轉(zhuǎn)非線性換特征。

4、如中國專利cn202311383625.6提出一種基于動態(tài)熱電特性的可逆固體氧化物電池模型及其建模方法，能夠提高rsoc運行過程中的能量利用效率，增強rsoc并網(wǎng)運行的安全性和運行的靈活性，降低rsoc的功率切換成本。但是該方法從熱力學和電化學層面出發(fā)，使得模型較為復雜且難以實際應用。

5、又如中國專利cn202410199596.6公開了一種基于可逆固體氧化物電池和定日太陽能場的制氫發(fā)電及供熱系統(tǒng)，該方法提出了一種充分利用可再生資源太陽能和水制取綠氫，同時存儲氫氣和利用綠氫發(fā)電和供熱的系統(tǒng)。然而該方法所建立的rsoc模型同樣較為復雜，難以參與實際應用。

6、再如中國專利cn202311659341.5提出了一種基于可逆固體氧化物電池的氣電雙向耦合統(tǒng)一運行方法，通過構(gòu)建基于可逆固體氧化物電池雙向耦合的電力天然氣耦合網(wǎng)絡模型提高綜合系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。但該方法僅考慮了電氫之間的相互轉(zhuǎn)化，并未考慮rsoc運行過程的熱能吸收和釋放狀況。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種計及電氫熱耦合的rsoc運行模型及建模方法、系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種計及電氫熱耦合的rsoc運行模型的建模方法，包括以下步驟：

4、建立計及電氫熱耦合的rsoc電解模型；

5、建立計及電氫熱耦合的rsoc發(fā)電模型；

6、基于計及電氫熱耦合的rsoc電解模型和計及電氫熱耦合的rsoc發(fā)電模型，考慮rsoc的啟停和爬坡特征，建立rsoc運行模型；

7、通過分段線性化方法和大m法對rsoc運行模型進行線性化。

8、進一步地，所述計及電氫熱耦合的rsoc電解模型為：

9、

10、

11、

12、

13、

14、式中，為二進制變量，其值為1時表示rsoc處于soec狀態(tài)；為rsoc的裝機容量；為rsoc在soec狀態(tài)下在第d天t時刻的輸入電功率；為rsoc在soec狀態(tài)下在第d天t時刻的輸出氫流量；為rsoc在soec狀態(tài)下在第d天t時刻的吸收熱功率；為rsoc在soec狀態(tài)下在第d天t時刻的電轉(zhuǎn)氫效率；為rsoc在soec狀態(tài)下在第d天t時刻的熱電比；為氫的低位熱值；為天數(shù)的索引；為小時的索引；為天數(shù)的集合；為小時的集合；、、、、、均為常數(shù)。

15、進一步地，所述建立計及電氫熱耦合的rsoc發(fā)電模型為：

16、

17、

18、

19、

20、

21、式中，為二進制變量，其值為1時表示rsoc處于sofc狀態(tài)；為rsoc在sofc狀態(tài)下在第d天t時刻的輸出電功率；為rsoc在sofc狀態(tài)下在第d天t時刻的輸入氫流量；為rsoc在sofc狀態(tài)下在第d天t時刻的放出熱功率；為rsoc在sofc狀態(tài)下在第d天t時刻的氫發(fā)電效率；為rsoc在sofc狀態(tài)下在第d天t時刻的熱電比；、、、、、均為常數(shù)。

22、進一步地，所述rsoc運行模型為：

23、

24、

25、

26、

27、

28、

29、式中，為二進制變量，其值為1時表示rsoc處于運行狀態(tài)，否則處于停機狀態(tài)；為rsoc處于sofc狀態(tài)下的爬坡率；為rsoc處于soec狀態(tài)下的爬坡率；為二進制變量，其值為1時表示rsoc處于停機到啟動的轉(zhuǎn)換狀態(tài)；為二進制變量，其值為1時表示rsoc處于啟動到停機的轉(zhuǎn)換狀態(tài)；為rsoc處于停機到啟動的轉(zhuǎn)換狀態(tài)的最小持續(xù)時間；為rsoc處于啟動到停機的轉(zhuǎn)換狀態(tài)的最小持續(xù)時間。

30、進一步地，在對所述rsoc運行模型進行線性化的過程中，采用分段線性化方法將電氫熱之間復雜耦合關(guān)系轉(zhuǎn)化成氫和電、熱和電之間的線性關(guān)系，采用大m法實現(xiàn)二進制變量與連續(xù)變量乘積項的線性轉(zhuǎn)化，生成rsoc運行的混合整數(shù)線性化模型。

31、一種計及電氫熱耦合的rsoc運行模型，利用上述的一種計及電氫熱耦合的rsoc運行模型的建模方法構(gòu)建。

32、一種計及電氫熱耦合的rsoc運行模型的建模系統(tǒng)，包括：

33、電解模型構(gòu)建模塊：建立計及電氫熱耦合的rsoc電解模型；

34、發(fā)電模型構(gòu)建模塊：建立計及電氫熱耦合的rsoc發(fā)電模型；

35、運行模型構(gòu)建模塊：基于計及電氫熱耦合的rsoc電解模型和計及電氫熱耦合的rsoc發(fā)電模型，考慮rsoc的啟停和爬坡特征，建立rsoc運行模型；

36、以及，模型線性化模塊：通過分段線性化方法和大m法對rsoc運行模型進行線性化。

37、一種計算機存儲介質(zhì)，存儲有可讀程序，當程序運行時，能夠執(zhí)行上述的一種計及電氫熱耦合的rsoc運行模型的建模方法。

38、一種電子設備，包括：處理器、存儲器、通信接口和通信總線，所述處理器、所述存儲器和所述通信接口通過所述通信總線完成相互間的通信；

39、所述存儲器用于存放至少一條可執(zhí)行指令，所述可執(zhí)行指令使所述處理器執(zhí)行上述的一種計及電氫熱耦合的rsoc運行模型的建模方法對應的操作。

40、一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機指令，所述計算機指令指示計算設備執(zhí)行上述的一種計及電氫熱耦合的rsoc運行模型的建模方法對應的操作。

41、本發(fā)明的有益效果：

42、1、本發(fā)明提出了考慮電氫熱多能耦合關(guān)系的rsoc運行模型，有效表征了rsoc運行過程中電氫熱多能耦合的關(guān)系，模擬了rsoc的真實運行。

43、2、本發(fā)明充分考慮了rsoc運行過程中多參數(shù)的時變性與強耦合特征，以及rsoc運行中的爬坡和啟停特性，顯著提高了rsoc運行的靈活性和經(jīng)濟性。

44、3、本發(fā)明提出了一種結(jié)合分段線性化和大m法方法實現(xiàn)rsoc運行模型線性化的方法，有效降低了rsoc運行模型的求解難度，提高了模型求解速度。