DB37/T 4838-2025 含氢分布式综合能源系统运行优化指南

《含氢分布式综合能源系统运行优化指南》（DB37/T 4838-2025）是山东省针对含氢多能联供系统的运行优化制定的地方标准，旨在通过科学方法提升系统经济性、环保性与全局能效。以下是其核心内容的详细总结：

​1. 适用范围与术语定义​

• ​适用对象​：指导含氢分布式综合能源系统（集成光伏、风电、生物质能、电解制氢、燃料电池等多能转换设备）的运行优化。
• ​关键术语​：
  • ​系统运行优化​：以经济、环保为目标，在约束条件下选择设备最佳运行计划。
  • ​时间尺度​：分为季节（月/季度）、日前（天）、实时（分钟/小时）三级优化。
  • ​源荷预测​：预测可再生能源发电功率与用户电、热、冷、氢负荷。

​2. 优化原则​

• ​经济原则​：以最小投入实现能源高效利用。
• ​环保原则​：优化需满足低碳、资源节约要求。
• ​全局最优​：兼顾多目标（如经济与环保加权最优），实现整体系统最优。

​3. 运行优化流程​

​3.1 数据收集​

• ​数据类型​：
  • 气象数据（温度、湿度、风速等，见表A.1）。
  • 可再生能源历史发电功率（风电、光伏、生物质能等，见表A.2）。
  • 用户能源负荷历史数据（电、热、冷、氢负荷，见表A.3）。
  • 设备参数（容量、效率、功率限制等，见表A.4）。
  • 能源价格与热值。
• ​要求​：数据需具代表性、实效性、一致性，必要时进行归一化处理。

​3.2 用能分析​

• ​分析内容​：
  • 系统结构（绘制能量流图）及子系统（氢、电、热、冷）的能效评估。
  • 设备能效与运行特性（如变工况性能）。
  • 用户用能行为与价格、气象等因素的关联性。
• ​方法​：使用数据分析工具（如Python、Excel）与仿真软件（如MATLAB/Simulink）建模分析。

​3.3 优化方案制定​

• ​优化模块构建​：
  • ​目标​：经济性（运行成本最小化）、环保性（碳排放惩罚成本最小化）或组合目标（加权优化）。
  • ​变量​：电解制氢、燃料电池、储氢罐、热电联供等设备的输入/输出功率。
  • ​约束​：
    • ​等式约束​：能量守恒（GB/T 2587）、供需平衡。
    • ​不等式约束​：设备功率上下限、储能容量限制、功率爬坡限制。
  • ​算法​：进化算法（如遗传算法）、强化学习等。
• ​多时间尺度优化​：
  • ​季节优化​：制定季度/月度储能设备储量调节计划（如储氢罐容量规划）。
  • ​日前优化​：以小时为粒度，制定设备日运行计划（如电解制氢功率分配）。
  • ​实时优化​：分钟级调整设备功率，修正日前计划偏差，应对源荷波动。

​3.4 实施与评价​

• ​实施步骤​：
  1. 仿真验证方案可行性。
  2. 编制实施方案（记录表见表A.5），按步骤执行。
  3. 监控运行异常（记录表见表A.6），及时处理。
• ​效果评价​：
  • 计算实际经济成本节约与环境惩罚成本（记录表见表A.7）。
  • 持续改进：建立专业团队与优化系统，定期调整策略。

​4. 技术附录​

• ​附录A​：提供数据记录表模板，涵盖气象、发电功率、负荷、设备参数等。
• ​附录B​：详述优化模块的数学模型：
  • ​目标函数​：如组合目标 Obj=α1LP+α2LE/text{Obj} = /alpha_1 L_P + /alpha_2 L_EObj=α1​LP​+α2​LE​。
  • ​约束条件​：如功率限制 Pjmin⁡≤Pj(t)≤Pjmax⁡P_j^{/min} /leq P_j(t) /leq P_j^{/max}Pjmin​≤Pj​(t)≤Pjmax​、储能容量 Njmin⁡≤Nj(t)≤Njmax⁡N_j^{/min} /leq N_j(t) /leq N_j^{/max}Njmin​≤Nj​(t)≤Njmax​。

​5. 实际应用建议​

• ​数据驱动​：依托历史数据与预测模型，提升源荷预测精度。
• ​动态调整​：实时优化需快速响应源荷波动，必要时重新制定日前计划。
• ​多能协同​：重视氢能与其他能源（电、热、冷）的耦合优化，发挥氢储能的灵活调节作用。

该标准为含氢多能系统的优化提供了系统性方法论，强调数据基础、多时间尺度协同与经济环保平衡，助力实现能源系统的高效低碳运行。