CN118646086B 海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统及优化调度方法 （浙江大学）

海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统及本发明涉及一种海-陆协同的多能耦合低碳捕集装置，以及多能流耦合的海-陆协同低碳智燃料合成单元再用所得的氢与系统产生的二氧体和二氧化碳的排放，通过海-陆协同低碳智慧2碳发电单元产生的零碳或/和低碳电力制取氢气和氨，利用氢气和来自于碳捕集装置的二的储能装置在低碳发电单元满足电力负荷后电力仍有富余的情况下用富余电力进行充电，在储能装置补偿电力短缺后仍然无法满足电力负荷的情况下优先使用绿色燃料进行发电，碳捕集装置用于捕集绿色燃料综合利用单元产生的二氧化碳并将二氧化碳输送至绿色燃料合成单元中；所述的海陆协同低碳智慧调控中心根据采集到的海洋或/和海岛风能、光所述的海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统采用一种海陆资源协同优化调度方法，策略和绿色燃料综合利用单元运行策略作为海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统的其步骤5.重复步骤1-步骤4，形成的海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统的多种运行32括储运单元，储运单元包括来往于海岛和陆上的运输船和设置在陆上的绿色燃料接收站、所述的运输船用于将绿色燃料合成单元生成的绿色燃料运输至绿色燃所述的绿色燃料接收站用于接收来自运输船的绿所述的浮动式高压低温储罐用于存储由绿色燃料接收站接收的绿所述的转注系统用于实现海上无人值守绿色燃料对接转注/加注，进而将绿色燃料输所述的绝热系统用于对运输船、绿色燃料接收站、浮动式高压低温储碳捕集装置利用吸收液通过化学吸收法捕集绿色燃料综合利用单元产生的烟气中的二氧8.一种海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统4策略和绿色燃料综合利用单元运行策略作为海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统的其步骤5.重复步骤1-步骤4，形成的海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统的多种运行9.根据权利要求8所述的海陆资源协同优化调度方a(e),(e)n.,是甲醇生产所耗的氢气量，是存入海岛氢储om(e)是在海岛上燃烧消耗的甲烷量，是存入海岛甲烷储存装置的甲烷量，5是从海岛甲烷储存装置释放的甲烷量；mnes(e)是在海岛上燃烧消耗的甲醇量，是存入海岛甲醇储存装置的nstn,n,(C)是氨生产所耗的氢气量，是氨生产所耗的氮气量，6roe是甲醇生产所耗的二氧化其中，代表能源岛绿色燃料利用过程的能耗转化关系，分别表示t时刻氨气、甲烷和甲醇发电机的功率，分别是在海岛上燃烧消耗的氨气量、甲烷量和甲醇7⃞:ascrarge(r)分别是运输船储甲烷装置在时间t的储存和释放其中，n⃞ehargc(r)和分别是运输船储二氧化碳装置在nmission(r)是海岛直接排放的二通过绿色燃料合成单元运行策略和绿色燃料综合利用单元运行策略计算绿色燃料的富余8对于促进我国能源转型和经济社会发展具有重要意义。在构建低碳新型能源体系的过程略了二氧化碳的转化与利用过程，未能充分挖掘能源生产-产品生产协同调控的灵活性潜[0005]本发明的目的在于提供一种海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统及优化调度9碳发电单元产生的零碳或/和低碳电力制取氢气和氨，利用氢气和来自于碳捕集装置的二的储能装置在低碳发电单元满足电力负荷后电力仍有富余的情况下用富余电力进行充电，在储能装置补偿电力短缺后仍然无法满足电力负荷的情况下优先使用绿色燃料进行发电，在使用绿色燃料发电后仍无法满足电力负荷的情况下通过燃烧天然气或/和煤进行发电；所述的碳捕集装置用于捕集绿色燃料综合利用单元产生的二氧化碳并将二氧化碳输送至绿色燃料合成单元中；所述的海陆协同低碳智慧调控中心根据采集到的海洋或/和海岛风调控绿色燃料合成单元和绿色燃料综合利用[0013]所述电解海水制氢装置内设置多级阵列结构的海水电解制氢催化剂和光伏/风电电催化制氨装置中的电催化材料采用金属有机配合物，阴极材料采用Al-N2或Zr-N2阴极材[0015]所述光伏/风电波动性可再生能源制氢控制系统，通过电解槽的电化学-热-流体[0017]所述的运输船用于将绿色燃料合成单元生成的绿色燃料将碳捕集装置捕集到的二氧化碳运输至绿色燃[0020]所述的转注系统用于实现海上无人值守绿色燃料对接转注/加注，进而将绿色燃[0025]本发明还涉及一种基于上述海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统的海陆资源[0027]步骤2.输入当地的电力负荷，基于低碳发电单元的出力和电力负荷计算电力富合成单元运行策略和绿色燃料综合利用单元运行策略作为海陆协同的多能耦合低碳新型[0030]步骤5.重复步骤1-步骤4，形成的海陆a(t),(e)a(e)是存入海岛t是从海岛氢储存装置释放的氢气量；se)aage)是存入海岛氨储存装置的氨气量，是在海岛上燃烧消耗的甲烷量，是存入海岛甲烷储存装置的甲烷⃞:onsharge(t)是装载到船只上的甲醇量，mnes(e)是在海岛上燃烧消耗的甲醇量，nsnsnarge(t)是存入海岛甲醇储存装置的的二氧化碳量，noa(r)是煤炭燃烧产生的二氧化碳量，是海岛碳捕集设nmi是海[0049]其中，分别表示风力、pro[0053]其中，是氨生产所耗的氢气量，是氨生产所耗的氮气量，,是甲醇生产所耗的氢气量，是甲醇生产所耗的二制甲烷和制甲醇的电功率消耗，分化关系，,(t)、p⃞,()、ps分别表示t时刻氨气、甲烷和甲醇发电机的功us分别是海岛储氨装置在时间t的储存和释[0071]其中，和n⃞,aisctarge(t)分别是运输船储甲烷装置在时间t的储存[0074]其中，和:ascnarge(t)分别是运输船储二氧化碳装置在时间t的分别表示t时刻和t-1时刻运输船二氧化碳储罐容7,7,为最短[0081]其中，和分别表示海岛和陆地的直接二氧化碳排放[0086]所述步骤5中的目标函数或约束包括衡量经济性的平准化度电成本、衡量环境影[0088]1.本发明涉及的海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统在海洋及海岛上建设低优的帕累托边界，进而给出面向海岛型多能流耦合系统(送端型近海岛/孤岛型远海岛)多中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施[0096]所述的绿色燃料合成单元利用低碳发电单元产生的零碳/低碳电力制取氢气和制氢装置内设置多级阵列结构的海水电解制氢催化剂和光伏/风电波动性可再生能源制氢控制系统；光伏/风电波动性可再生能源制氢控制系统通过电解槽的电化学-热-流体耦合金属负载量＜0.5mg/cm2，阴极过电位2[0099]甲醇合成装置采用低温低压条件下高活性、高产物选择性CO2加氢制取甲醇催化[0100]所述的储能装置在低碳发电单元满足电力负荷后电力仍有富余的情况下用富余的情况下通过燃烧天然气或/和煤进行发电。绿色燃料综合利用单元通过燃烧绿色燃料或可利用绿色燃料综合利用单元产生的电能，通过电加热的方式对熔盐罐内的熔盐进行加[0102]所述的碳捕集装置用于捕集绿色燃料综合利用单元产生的二氧化碳并将二氧化[0103]所述的海陆协同低碳智慧调控中心根据采集到的海洋/海岛风光核资源参数计算零碳/低碳发电量，结合储能装置的可出力值和电力负荷调控绿色燃料合成单元和绿色燃[0104]上述海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统还包括适合复杂海况的绿色燃料规模化储运单元，储运单元包括来往于海岛和陆上的运输船和设置在陆上的绿色燃料接收上无人值守绿色燃料对接转注/加注，进而将绿色燃料输送至绿色燃料综合利用单元或将[0105]参照附图2所示，本发明还涉及一种海陆资源协同优化调度方法，其包括以下步[0106]步骤1.采集多时间尺度风光-光元的运行策略按照最大化绿色燃料的出力，同时最小化碳素燃料的出力的方式进行设定，合成单元运行策略和绿色燃料综合利用单元运行策略作为海陆协同的多能耦合低碳新型u(e),t是从海岛氢储存装置释放的氢气量；s(e)是在海岛上燃烧消耗的氨气量，aom(e)是存入海岛氨储存装置的氨气量，⃞,sharge(c)是装载到船只上的甲烷量，是在海岛上燃烧消耗的甲烷量，是存入海岛甲烷储存装置的甲烷⃞:onsharge(t)是装载到船只上的甲醇量，mnes(e)是在海岛上燃烧消耗的甲醇量，nsnsnarge(t)是存入海岛甲醇储存装置的nnashorge(r)是从海岛甲醇储存装置释放的甲醇量；a(e)mn()是海岛碳捕集设:是海[0134]其中，分别表示风力、方案，计算海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统多种运行调度方案的目标函数或约束，[0138]其中，n,(t)是氨生产所耗的氢气量，是氨生产所耗的氮气量，,(c)[0154]其中，aom(e)和us⃞:aschrge(t)分别是运输船储二氧化碳装置在时间t的分别表示t时刻和t-1时刻运输船二氧化碳储罐容7,7,为最短[0164]所述步骤5中，海陆协同的多能耦合低碳新型能源系统多种运行调度方案的目标[0167]其中，和分别表示海岛和陆地的直接二氧化碳排放[0181]通过多能耦合，电力负荷满足率≥99弃风/弃光率低于10可实现能源供应[0182]本发明还涉及一种海陆资源协同优化调度方法按照