计及电转气的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法.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CN113221325A(43)申请公布日2021.08.06(21)申请号202110396712.X(22)申请日2021.04.13(71)申请人西华大学地址610039四川省成都市金牛区土桥金周路999号(72)发明人王涛黄著刘佳良张庆(74)专利代理机构成都正华专利代理事务所(普通合伙)51229代理人李蕊(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)G06Q10/06(2012.01)G06Q50/06(2012.01)权利要求书5页说明书12页附图9页(54)发明名称计及电转气的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法(57)摘要本发明公开了一种计及电转气的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法，首先根据天然气网络和电力网络结构，综合电转气模型、热电联产模型、电锅炉模型、碳捕系统模型和储能模型，建立电‑热‑气互联的综合能源系统模型，接着建立电‑热‑气互联的综合能源系统模型对应的目标函数与约束条件，最后建立单目标连续优化脉冲神经膜系统，并采用其对目标函数进行求解，得到能源调度最低成本与各能源单元系统的出力情况。本发明能提高风电的就地消纳，降低电网侧的碳排放量，提升电网侧产生的CO2的再利用率，并为环境保护提供了可持续的发展方向。CN113221325ACN113221325A权利要求书1/5页1.计及电转气的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据天然气网络和电力网络结构，综合电转气模型、热电联产模型、电锅炉模型、碳捕系统模型和储能模型，建立电‑热‑气互联的综合能源系统模型，实现电‑热‑气能源闭环协调优化互补；S2、建立电‑热‑气互联的综合能源系统模型对应的目标函数与约束条件；S3、建立单目标连续优化脉冲神经膜系统，并采用其对目标函数进行求解，得到能源调度最低成本与各能源单元系统的出力情况。2.根据权利要求1所述的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法，其特征在于，所述步骤S1中的电转气模型包括第一阶段和第二阶段；所述第一阶段将富余风电用于电解水过程，产生氢气和氧气；所述第二阶段将产生的氢气与电网侧火电机组产生的二氧化碳在高温下结合生成天然气；所述电转气模型中电能与天然气之间的耦合关系表示为：其中表示t时刻电转气产生的天然气量，表示t时刻参与电转气的电能，ηe→g表示电转气能效；所述电转气模型的约束条件为：其中为电转气系统的最大输入功率。3.根据权利要求1所述的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法，其特征在于，所述步骤S1中的热电联产模型中，在热电联产作用下天然气分别与电能、热能之间的耦合关系表示为：其中，表示t时刻热电联产产生的电能，表示t时刻热电联产产生的热能，ηg→e为气转电能效，ηg→h为气转热能效，表示t时刻参与热电联产的天然气能；所述热电联产模型的约束条件为：其中，为热电联产系统的最大输入功率。4.根据权利要求1所述的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法，其特征在于，所述步骤S1中的电锅炉模型中，在电锅炉作用下电能与热能之间的耦合关系表示为：2CN113221325A权利要求书2/5页其中，表示t时刻电锅炉产生的热能，表示t时刻参与电锅炉系统的电能，ηe→h表示电转热能效；所述电锅炉模型的约束条件为：其中，为电锅炉系统的最大输入功率。5.根据权利要求1所述的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法，其特征在于，所述步骤S1中的碳捕系统模型的能耗表示为：Pc(t)＝Poc(t)+Pmc(t)其中，Pc(t)表示t时刻碳捕系统模型的总能耗，Pmc(t)表示t时刻碳捕系统模型的维持能耗，Poc(t)表示t时刻碳捕系统模型的捕碳能耗，其计算公式为：Poc(t)＝ηc1Wc(t)其中，ηc1表示碳捕系统模型的单位捕碳能耗，Wc(t)表示t时刻捕获的CO2量，其计算公式为：Wc(t)＝ηc2ηfPp(t)其中，ηc2为CO2捕获率，ηf表示单位功率火电产生CO2气体量，Pp(t)表示t时刻电网侧火电机组产生的电功率。6.根据权利要求1所述的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法，其特征在于，所述步骤S1中的储能模型包括电储能系统、热储能系统和气储能系统，其通用的充、放电情况表示为：Pss(t)＝εPss,out(t)‑(1‑ε)Pss,in(t)其中，Pss(t)为t时刻储能模型传输的电量，ε为控制储能模型充放电变量，ε＝1表示储能模型为放电状态，ε＝0表示储能模型为充电状态，Pss,out(t)为t时刻储能模型的放电功率，Pss,in(t)为t时刻储能模型的充电功率；所述储能模型的通用储能容量表示为：Qss(t)＝Qss(t‑1)‑Pss(t)其中，Qss(t)表示t时刻储能模型的存储能量；所