含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度方法

本发明涉及一种含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度方法，具体涉及一种含碳捕集电厂、电转气、液化天然气气化站的综合能源系统低碳经济调度方法，属于综合能源系统经济调度领域。

背景技术：

1、近年来，大力推动能源结构调整并加快推进能源生产和消费革命，构建以新能源、清洁能源为代表的非化石能源已经成为全球能源转型的重要研究方向。优化综合能源系统(integrated energy system,ies)的运行已成为推动能源转型的重要途径，是促进可再生能源消纳、缓解温室效应的有效措施。

2、碳捕集电厂具备火电厂灵活调节特性与碳捕集装置的低碳性，是能源转型过渡的重要技术手段，目前涉及对碳捕集电厂的运行方式及应用场景开展的相关研究，但随环境保护形势日益严峻，亟需进一步发掘碳捕集电厂在低碳经济发展中的潜在价值。

3、除碳捕集电厂外，p2g等也被视为减碳手段，但现有文献利用p2g提升综合能源系统的低碳经济性，但未进一步分析p2g容量对系统低碳经济性的影响。

4、另外，较p2g的供气效果而言，液化天然气(liquified natural gas,lng)作为一种易于运输的天然气资源，对于缓解用气缺口有着更加重要的作用。可见，lng气化站对缓解供气不足及丰富可用能源形式具有较强研究价值。

5、为解决绿色低碳发展中面临的清洁能源消纳、供气不足等问题，推动碳捕集电厂和清洁能源的利用是能源低碳化转型的重要举措，因此考虑碳捕集电厂、电转气、液化天然气气化站的综合能源系统低碳经济调度是有必要的。

6、有鉴于此特提出本发明。

技术实现思路

1、为解决绿色低碳发展中面临的清洁能源消纳、供气不足等问题，本发明提供了一种含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度方法。

2、本发明的技术方案是：

3、根据本发明的一方面，提供了一种含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度方法，包括：

4、建立综合能源系统关键设备模型；

5、建立综合能源系统其他设备模型；

6、建立以系统运行总成本最小为优化目标的低碳经济调度模型；

7、在约束条件下对优化目标进行求解。

8、所述综合能源系统关键设备模型包括碳捕集电厂模型、lng气化站模型、储碳设备模型；所述综合能源系统其他设备模型包括电锅炉模型、电转气模型、燃气锅炉模型、燃气轮机模型。

9、所述碳捕集电厂模型表达式如下：

10、

11、式中：pt,t、pt,t-1分别表示t、t-1时刻碳捕集电厂的总功率；ptb,t表示t时刻碳捕集电厂损耗；pte,t表示t时刻碳捕集电厂的净输出功率；pt,max、pt,min分别表示碳捕集电厂总功率上下限；pt,pmax、pt,pmin分别表示捕碳集电厂的爬坡约束的上、下限；pbg,t表示t时刻碳捕集电厂固定损耗；pby,t表示t时刻碳捕集电厂运行损耗；αy表示处理单位co2的能耗系数；cb,t表示t时刻碳捕集电厂捕集的co2质量；cb,max表示co2捕集质量的上限。

12、所述lng气化站模型表达式如下：

13、

14、式中：vlng,t、vlng,t-1分别表示t、t-1时刻lng气化站的液化天然气剩余量；it表示t时刻运输车向lng气化站的注气状态，1为注气，0为不注气；v0,t表示t时刻运输车的有效注气量；gs,t表示t时刻lng气化站在向气网提供的气态天然气量；r表示lng与天然气的体积变比；δt表示单位调度时间；vlng,max表示lng气化站lng余量的上限；qlng,t表示t时刻lng气化站供给的气功率；ηgas表示天然气低热值；plng,t表示t时刻lng气化站的冷能发电量；ηlng表示冷能转换效率；gs,max表示气源s供气量的上限。

15、所述低碳经济调度模型的优化目标为系统运行总成本f最小，表达式如下：

16、

17、式中：ft表示碳捕集电厂运行成本；fgt表示燃气轮机运行成本；fq表示购气成本与售气收益之和；fe表示电网购电成本与售电收益之和；flng表示lng气化站运行成本；fs相关设备运行成本；fco2表示碳成本；fcpv表示系统弃光成本；fcwind表示系统弃风成本。

18、所述约束条件，具体包括：电功率平衡约束、气功率平衡约束、热功率平衡约束。

19、根据本发明的另一方面，提供了一种含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度系统，包括：

20、第一建立模块，用于建立综合能源系统关键设备模型；

21、第二建立模块，用于建立综合能源系统其他设备模型；

22、第三建立模块，用于建立以系统运行总成本最小为优化目标的低碳经济调度模型；

23、求解模块，用于在约束条件下对优化目标进行求解。

24、本发明的有益效果是：本发明的模型中通过碳捕集电厂与电转气协同运行实现“碳转移”，进而促进可再生能源消纳与节能减排。再引入兼备供气与冷能发电的液化天然气气化站，有效提升能源利用能效的同时降低系统运行成本。最后，以云南某大型工业园区为例，通过设置不同的场景进行对比，验证了所提低碳经济调度模型可提高园区综合能源系统的风光利用率，有效提升系统的低碳经济性。

技术特征：

1.一种含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述综合能源系统关键设备模型包括碳捕集电厂模型、lng气化站模型、储碳设备模型；所述综合能源系统其他设备模型包括电锅炉模型、电转气模型、燃气锅炉模型、燃气轮机模型。

3.根据权利要求2所述的含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述碳捕集电厂模型表达式如下：

4.根据权利要求2所述的含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述lng气化站模型表达式如下：

5.根据权利要求1所述的含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述低碳经济调度模型的优化目标为系统运行总成本f最小，表达式如下：

6.根据权利要求1所述的含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述约束条件，具体包括：电功率平衡约束、气功率平衡约束、热功率平衡约束。

7.一种含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种含碳捕集电厂、气化站的综合能源系统低碳经济调度方法，包括：建立综合能源系统关键设备模型；建立综合能源系统其他设备模型；建立以系统运行总成本最小为优化目标的低碳经济调度模型；在约束条件下对优化目标进行求解。本发明的模型中通过碳捕集电厂与电转气协同运行实现“碳转移”，进而促进可再生能源消纳与节能减排。再引入兼备供气与冷能发电的液化天然气气化站，有效提升能源利用能效的同时降低系统运行成本。最后，以云南某大型工业园区为例，通过设置不同的场景进行对比，验证了所提低碳经济调度模型可提高园区综合能源系统的风光利用率，有效提升系统的低碳经济性。

技术研发人员：骆钊,杨林燕,刘德文,代昕睿,郑丽,张杨
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22