电热气综合能源系统及协同优化运行控制的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114240256A(43)申请公布日2022.03.25(21)申请号202210108475.7(22)申请日2022.01.28(71)申请人内蒙古工业大学地址010051内蒙古自治区呼和浩特市新城区爱民路（北）49号(72)发明人任永峰祝荣孟庆天云平平潘禹米玥(74)专利代理机构天津佳盟知识产权代理有限公司12002代理人刘书元(51)Int.Cl.G06Q10/06(2012.01)G06Q30/02(2012.01)G06Q50/06(2012.01)权利要求书3页说明书13页附图2页(54)发明名称电热气综合能源系统及协同优化运行控制的方法(57)摘要本发明涉及综合能源优化控制技术，具体涉及电热气综合能源系统及协同优化运行控制的方法。所述综合能源系统包括：电网、热力管网、天然气管网、可再生能源系统，燃气热电厂，碳捕集电厂；所述可再生能源系统包括风电、光伏和电池储能；所述燃气热电厂包括：热电联产机组CHP、电转气设备P2G、燃气锅炉GB、热储能；所述碳捕集电厂包括：火电机组、碳捕集和封存设备；所述风电或光伏分别向电网和电池储能输电；本发明各综合能源主体的协同更有助于IES实现盈利，当形成RCG系统协同运行时，系统收益相较于独立运行有所提高；而当参与子系统未达到个体理性时，通过Shapley值法对子系统收益进行分配可以提高子系统的积极性。CN114240256ACN114240256A权利要求书1/3页1.电热气综合能源系统，其特征在于，所述综合能源系统包括：电网、热力管网、天然气管网、可再生能源系统，燃气热电厂，碳捕集电厂；所述可再生能源系统包括风电、光伏和电池储能；所述燃气热电厂包括：热电联产机组CHP、电转气设备P2G、燃气锅炉GB、热储能；所述碳捕集电厂包括：火电机组、碳捕集和封存设备；所述风电或光伏分别向电网和电池储能输电；所述热电联产机组CHP分别向电网、热力管网和热储能输电；所述电转气设备P2G从电网输入电能，以碳捕集和封存设备中的二氧化碳为气源，产生的天然气向热电联产机组CHP、燃气锅炉GB、天然气管网分别输气；所述的燃气锅炉GB的气源为天然气管网，热力输出到热力管网或热储能；所述热储能的热源是热电联产机组CHP或燃气锅炉GB，热储能的热力输出到热力管网；所述火电机组的电能向电网输送，所述火电机组的二氧化碳供给碳捕集和封存设备；所述碳捕集和封存设备从电网输入能源，对二氧化碳进行捕集和存储，供给到电转气设备P2G。2.对权利要求1所述综合能源系统进行协同优化运行控制的方法，其特征在于，包括如下过程：步骤1：测量综合能源系统的如下参数；电转气设备P2G：电转气设备P2G的最小耗电功率PP2G,min，电转气设备P2G的最大耗电功率PP2G,max，电转气设备P2G效率ηP2G，生成单位功率天然气时所需CO2的量αCO2；热电联产机组CHP：热电联产机组CHP输出电功率的上限PCHP,max，热电联产机组CHP输出电功率的下限PCHP,min，天然气低位燃烧热值Kgas；燃气锅炉GB：燃气锅炉GB出力下限HGB,min，燃气锅炉GB出力上限HGB,max，燃气锅炉GB效率碳捕集电厂：碳捕集和封存设备处理单位CO2所需能耗αc，碳捕集电厂碳排放强度λC，单位电量的碳排放配额λq；电池储能：电池储能充放电的最小功率电池储能充放电的最大功率t时刻电池的充电效率t时刻电池的放电效率可再生能源系统：风电、光伏各自在未来24小时内的功率预测值；步骤2：获取相关价格因素：阶梯电价：24小时内的阶梯购电电价，24小时内的阶梯上网电价；火电机组运行成本系数，单位天然气购买价格pGas，碳交易价格γC，封存单位CO2的成本系数λCS，单位CO2购买价格pCO2，电转气设备P2G运行成本系数λP2G，为过网费折算系数αNet、βNet，弃风单位惩罚成本系数β1，弃光单位惩罚成本系数β2；步骤3：以系统整体收益最大为目标，建立目标函数，目标函数为：其中，CR为可再生能源发电系统运行维护成本，CQ为弃风弃光惩罚成本，CF为火电机组2CN114240256A权利要求书2/3页运行成本，CCS为碳封存成本，CGas为燃气热电厂购气成本，CP2G为P2G运行成本，CBuy为电网购电成本，CNet为过网费成本，CSE为售电收益，CSC为碳交易收益；具体计算公式如下：其中，αW、αpv分别为风、光单位发电量运维成本系数，αS为储能度电成本，β1、β2分别为弃风、弃光单位惩罚成本系数，a、b、c为火电机组运行成本系数，λCS为封存单位CO2的成本系数，pGas为单位天然气购买价格，为单位CO2购买价格，λP2G为P2G运行成本系数，pe,t为t时段电网购电电价，αNe