1.一种基于模型预测控制的电氢耦合系统灵活裕度计算方法，其特征是，它包括以下内容：

1)构建电氢耦合系统状态空间模型

①风电场模型为：

Cwdxw＝0＝ζw-ηgen,wpgen,wΔt-ww           (1)其中，Cw表示风电场储能的容量，dxw为风电场的荷电状态变化值，ζw为对风速数据的收集计算风电场收集的风能；ηgen,w为风电场本身的发电效率；pgen,w为风电场的输出功率；ww为调度周期的弃风量，△t为采样时间；

②光伏站模型为：

Cpvdxpv＝0＝ζpv-ηgen,pvpgen,pvΔt-wpv           (2)其中，Cpv表示风电场储能的容量，dxpv为光伏站的荷电状态变化值，ζpv为对辐照数据的收集计算光伏站收集的太阳能，ηgen,pv为光伏电厂本身的发电效率，pgen,pv为光伏站的输出功率，wpv为调度周期的弃光量，△t为采样时间；

③电池储能模型为：

Cbdxb＝ηload,bpload,bΔt-ηgen,bpgen,bΔt          (3)其中，Cb表示电池储能的容量，dxb为电池的荷电状态变化值，ηload,b为电池的充电效率，pgen,b为电池的充电功率，ηgen,b表示电池的放电效率，pgen,b为电池的放电功率，△t为采样时间；

④氢储能系统模型

Chdxh＝ζh+ηload,hpload,hΔt-ηgen,hpgen,hΔt      (4)其中，Ch表示储氢罐的容量，dxh为电池的荷氢状态变化值，ζh为氢气供给与供需，ηload,h表示电解槽的制氢效率，pload,h为电解槽功率，ηgen,h表示燃料电池的发电效率，pgen,h为燃料电池的输出功率，△t为采样时间；

⑤燃气机组模型为：

Cfdxf＝ζf-ηgen,fpgen,fΔt               (5)其中，Cf表示储气管的容量，dxf为储气罐的荷气状态变化值，ζf为燃气输入量，ηgen,f为燃气发电效率，pgen,f为燃气机组的输出功率，△t为采样时间；

2)模型所需满足的约束条件

①爬坡约束：机组与负荷爬坡率约束

dpload,i,min≤dpload,i≤dpload,i,max          (6)其中，dpload,i,min与dpload,i,max分别为负荷爬坡率下限和上限值；

dpgen,i,min≤dpgen,i≤dpgen,i,max            (7)其中，dpgen,i,min与dpgen,i,max分别为机组爬坡率下限和上限值；

②输出功率约束：系统负荷与出力约束

0≤kpload,i,min≤kpload,i≤kpload,i,max       (8)其中，pload,i,min与pload,i,max分别为负荷需求上限和下限值，k为二进制数，表示是否存在负荷需求，1为存在，0为不存在；

0≤Xpgen,i,min≤Xpgen,i≤Xpgen,i,max     (9)其中，pgen,i,min与pgen,i,max分别为机组出力上限和下限，X为二进制数，表示是否存在机组出力，1为存在，0为不存在；

③储能约束：荷电状态与储能容量约束

其中，xmin与xmax分别为荷电状态上限和下限，Ci表示储能容量，存在储能时C>0，否则C＝

0时，无荷电状态约束；

④可再生能源弃用约束：能源输入/消耗与溢出能量约束

其中，ζi为外部能源的输出/消耗；wi为溢出能量，当ζi>0表示能源的外部输入；wi≥0表示弃风、弃光时的存在溢出能量；ζi<0表示能源的外部消耗；

电氢耦合系统的状态空间离散方程为：

其中，xw为风电场的荷电状态，ζw为对风速数据的收集计算风电场收集的风能，ηgen,w为风电场本身的发电效率，pgen,w为风电场的输出功率，ww为调度周期的弃风量，xpv为光伏站的荷电状态，ζpv为对辐照数据的收集计算光伏站收集的太阳能，ηgen,pv为光伏电厂本身的发电效率，pgen,pv为光伏站的输出功率，wpv为调度周期的弃光量，Cb表示电池储能的容量，xb为电池的荷电状态，ηload,b为电池的充电效率，pload,b为电池的充电功率，ηgen,b表示电池的放电效率，pgen,b为电池的放电功率，Ch表示储氢罐的容量，xh为电池的荷氢状态，ζh为氢气供给与供需，ηload,h表示电解槽的制氢效率，pload,h为电解槽功率，ηgen,h表示燃料电池的发电效率，pgen,h为燃料电池的输出功率，Cf表示储气管的容量；ζf为燃气输入量，xf为储气罐的荷气状态，ηgen,f为燃气发电效率，pgen,f为燃气机组的输出功率，k为当前时刻，k+1为下一时刻，△t为采样时间，y为被控输出变量，C为输出矩阵；

电氢耦合系统的状态变量为：

x(k)＝[xw(k),xpv(k),xb(k),xh(k),xf(k)]T            (13)其中，xw为风电场的荷电状态，xpv为光伏站的荷电状态，xb为电池的荷电状态，xh为电池的荷氢状态，xf为储气罐的荷气状态，k为当前时刻；

电氢耦合系统的控制变量为：

u(k)＝[pgen,w(k),pgen,pv(k),pgen,b(k),pload,b(k),pgen,h(k),pload,h(k),pgen,f(k),ww(k),wpv(k)]T    (14)其中，pgen,w为风电场的输出功率，pgen,pv为光伏站的输出功率，pload,b为电池的充电功率，pgen,b为电池的放电功率，pload,h为电解槽功率，pgen,h为燃料电池的输出功率，ww为调度周期的弃风量，wpv为调度周期的弃光量，k为当前时刻；

电氢耦合系统的扰动变量为：

d(k)＝[ξw(k),ξpv(k),ξh(k),ξf(k)]T            (15)其中，ζw为对风速数据的收集计算风电场收集的风能，ζpv为对辐照数据的收集计算光伏站收集的太阳能，ζh为氢气供给与供需，ζf为燃气输入量，k为当前时刻；

电氢耦合系统的输出变量为：

y(k)＝[xb(k),xh(k)]T                      (16)其中，xb为电池的荷电状态，xh为电池的荷氢状态；

电氢耦合系统中系统矩阵、控制矩阵和输出矩阵为：

其中：A为系统矩阵，B为控制矩阵，Cc为输出矩阵，ηgen,w为风电场本身的发电效率，ηgen,pv为光伏电厂本身的发电效率，Cb表示电池储能的容量，ηload,b为电池的充电效率，ηgen,b表示电池的放电效率，Ch表示储氢罐的容量，ηload,h表示电解槽的制氢效率，ηgen,h表示燃料电池的发电效率，ηgen,f为燃气发电效率；

3)对基于模型预测控制的电氢耦合系统功率调控求解

①电氢耦合系统功率调控函数为：

其中：Np为预测时域，Nc为控制时域，Q，R为权重矩阵，j为1，2，3…Np的常数，J为目标函数，y为输出变量，yref为状态量参考轨迹，k为当前时刻，△u为控制增量；

4)电氢耦合系统的评价指标为：

①爬坡功率不满足指标为：

其中，EIR为爬坡功率不满足指标，dpgen,i,为机组爬坡功率，dpload,i,为负荷爬坡功率，dPnet,t表示t时刻净负荷爬坡率；ρs表示在s场景中灵活裕度不足概率；NT表示系统调度区间数；βs,t表示灵活裕度不足次数；NG表示发电机组数；NL表示负荷数；

②出功率不满足指标

其中，EIO为输出功率不满足指标，Pnet,t表示t时刻净负荷功率，pgen,i,为机组输出功率，pload,i,为负荷功率，ρs表示在s场景中灵活裕度不足概率；NT表示系统调度区间数；βs,t表示灵活裕度不足次数；NG表示发电机组数；NL表示负荷数；

③供电能不满足指标：

其中，EIC为提供电能不满足指标，Pnet,t表示t时刻净负荷功率，pgen,i,为机组输出功率，pload,i,为负荷功率，ρs表示在s场景中灵活裕度不足概率；NT表示系统调度区间数；βs,t表示灵活裕度不足次数；NG表示发电机组数；NL表示负荷数。