CN114996952B 考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法 （国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司）

考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能本发明公开了一种考虑季节性氢储和燃氢骤：步骤1、提供含碳流的多能耦合综合能源系惩罚成本综合最小为目标函数的综合能源系统出力和负荷需求在中长时间尺度上具有季节性2应过程中二氧化碳气体混入比例，表示氢气制甲烷的甲烷和热能转换效率，2.如权利要求1所述的考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法，其33.如权利要求1所述的考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法，其shsshs时刻剩余能量，分别表示储氢装置充入和放出的效率，4.如权利要求1所述的考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法，其inv表示上层规划投资成本，分别为混合燃料的燃gt_maxshs_maxshs所述下层运行优化成本包括运行成本Cop和惩罚成4氢装置、氢气甲烷化装置、碳捕集一封存装置、吸收式制冷机的单位容量运行成本；态变量，N为火电机组的数量，5.如权利要求4所述的考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法，其6.如权利要求5所述的考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法，其5ehPwthp式(26)表示综合能源系统的天然气量平衡，:(0)为传统燃气机组n在t时刻燃烧的天换功率，为在t时刻氢气甲烷化和电解水反应过程中热能的收集利用功率，为在t时刻系统热能无法有效利用而弃掉的生的氢气量，表示在t时刻氢气甲烷化和改造后混合燃料燃气机组消耗的6gen-max,i式中，分别表示混合燃料燃气机组在t时刻输出的电功率和热功率，分别表示混合燃料燃气机组在t时刻天然气、氢气输入体积流量，ξe-gas、燃气机组氢气和天然气的混合系数；分别表示混合燃料燃气机组转换电能和热gtcgtc7t时刻捕集后加入甲烷化反应的二氧化碳气体量，为捕集单位碳的运行能耗系数，冷热能量补充机组约束，所述冷热能量补充机组约束包括吸7.如权利要求6所述的考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法，其88.如权利要求1所述的考虑季节性氢储和燃氢轮机利用的综合能源系统优化方法，其9随着电解水制氢技术的不断进步，利用可再生能源电解水制氢成本不断降低，氢气作为能量转化以及二氧化碳处理和资源化利用过程中关键因素之一，不仅可以满足可再生能源规发展现状与展望》一文中总结归纳了氢气目前的储运方式及技术研究现状，UCHMANW,SKOREK_OSIKOWSKAA,JURCZYKM等在《能源》(Energy)第213卷(2020年)发表的题为《Theanalysisofdynamicoperationofpower_to_SNGsystemwithhydrogengeneratorpoweredwithrenewableenergy,hydrogenstorageandmethanationunit》一文中评可持续能源交易》(IEEETransactionsonSustainableEnergy)第11卷第4期(2020年)发表的题为《Theanalysisofdynamicoperationofpower_to_SNGsystemwithhydrogengeneratorpoweredwithrenewableenergy,hydrogenstorageand转换过程的电氢综合能源系统鲁棒规划模型，分析了一年4个季节的中长时间尺度季节性的题为《考虑不确定性的电_热_氢综合能源系统规划》一文中结合CHP运行模式切换shs燃烧热值33486.8kJ/m3。Vshsmaxshsb1wthp应产生的氢气量，表示在t时刻氢气甲烷化和改造后混合燃料燃气机组消[0082]式中，分别表示混合燃料燃气机组在t时刻输出的电功率和热功燃气机组氢气和天然气的混合系数；分别表示混合燃料燃气机组转换电能和热gtcgtc出电功率，io(r)为碳捕集-封存装置在t时刻运行能耗，为碳捕集-封存装置在t置在t时刻捕集后加入甲烷化反应的二氧化碳气体量，为捕集单位碳的运行能耗系frpp0二氧化碳捕集利用的过程。本文提出的综合能源系统可以有效应对净负荷季节性的波动，[0123]本发明在考虑季节性氢储和混合氢燃料的燃气轮机原理的基础上建立了含碳流[0125]本发明在传统综合能源系统上增加了可用于中长期储能的电解水制氢和储氢模应和氢气甲烷化反应过程余热再利用也增加耦合到封存以及和氢气甲烷化反应的利用过程。考虑电解水反应和氢气甲烷化反应都是高温反适用于中长时间尺度的含碳流的多能耦合综合能源系统框架膜电解(Polymerelectrolytemembraneelectrolysis，PEM)、碱性固体阴离子交换膜[0145]式中，分别表示在t时刻储氢装置充入(储存)和放出(释放)的功shs(t_1)分别为储氢装置存储能量初始a(15)燃烧热值33486.8kJ/m3。Vshs-maxshsb1储氢、氢气甲烷化、碳捕集-封存、热制冷(吸收式制冷机)等装置的单位容量运行成本；[0171]因此本节提出的考虑季节性氢储的综合能源系统双层规划-运行模型总的目标函wthp应产生的氢气量，表示在t时刻氢气甲烷化和改造后混合燃料燃气机组消[0207]式中，分别表示混合燃料燃气机组在t时刻输出的电功率和热功燃气机组氢气和天然气的混合系数；分别表示混合燃料燃气机组转换电能和热gtcgtc在t时刻捕集后加入甲烷化反应的二氧化碳气体量或者其他的碳利用量，为捕集单位fr[0230]差分进化算法(Differen