[發明專利]一種基于沼氣罐能量狀態的沼氣充放控制方法、系統及存儲介質

有效

• 申請號: 201910091048.0
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109799707B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 周斌;王韜;黎燦兵;鄒劍霆;李佳勇;曹一家;鄭玲
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 長沙智德知識產權代理事務所(普通合伙) 43207
• 代理人: 曾芳琴

本發明提出一種基于沼氣罐能量狀態的沼氣充放控制方法、系統及存儲介質，該方法包括：步驟S10，建立風能?光能?生物質能?水能能源樞紐框架，形成沼氣儲能系統；步驟S20，根據步驟S10建立的能源樞紐框架中，結合沼氣的動態流體特性建立用于描述沼氣傳輸過程的沼氣流體網絡模型；步驟S30，根據沼氣流體網絡模型，采用預設方法估測沼氣儲能系統中沼氣罐能量狀態；步驟S40，根據估測的沼氣罐能量狀態采取預設方法對能源樞紐框架下沼氣儲能系統中沼氣罐的沼氣充放進行調節。本發明通過精確估測沼氣罐的能量狀態來調節沼氣儲能系統中沼氣罐的沼氣充放過程，保障了基于沼氣儲能系統的能源樞紐的安全運行和提高了能量管理的精確度。

技術領域

本發明涉及能量控制技術領域，尤其涉及一種基于沼氣罐能量狀態的沼氣充放控制方法、系統及存儲介質。

背景技術

為解決偏遠地區的用電困難、并網成本高、長期使用柴油發電機加劇環境惡化等問題，充分利用當地自然資源(如沼氣、太陽能、風能等)條件建立多能互補的微網成為一種可行方案。為了抑制新能源出力的間歇性和隨機性，通常選擇蓄電池作為儲能系統。但隨著儲能系統所需儲能容量不斷增長，所需蓄電池較多，投資成本相應增大。而且蓄電池不得不頻繁地充放電來維持微網的供需平衡，這大大縮短了其使用壽命。同時，蓄電池的后期處理對環境的影響很大，處理成本較高。而對于作為清潔能源的沼氣而言，電能和熱能可以通過相應設備直接或間接轉換成沼氣，沼氣也能通過相應設備直接轉換成電能或者熱能，因此，將沼氣作為一種過渡儲能物質從而替代蓄電池儲能系統越來越受到關注。

然而，現有對沼氣罐的剩余能量狀態(State ofEnergy，SOE)的研究僅僅局限在靜態過程，這顯然不符合氣體的動態特性，造成對剩余能量狀態監測的不精確性。同時，在以沼氣儲能系統為主的能源樞紐中，解決沼氣罐壓強約束和沼氣管道壓強約束的安全性問題也需要知道沼氣罐充放氣時沼氣罐和沼氣管道的實時壓強，因此沼氣儲能系統中沼氣罐能量狀態無法精確評估會給能源樞紐的安全運行和精確能量管理帶來困難。

鑒于上述原因，有必要提出一種精確估測沼氣罐能量狀態的方法，和基于沼氣罐能量狀態估測的沼氣充放控制方法。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種基于沼氣罐能量狀態的沼氣充放控制方法、系統及存儲介質，旨在通過精確估測沼氣罐的能量狀態并形成相應的沼氣充放控制策略以解決基于沼氣儲能系統的能源樞紐安全運行和精確能量管理問題。

為實現上述目的，本發明提供的一種基于沼氣罐能量狀態的沼氣充放控制方法，所述方法包括如下步驟：

步驟S10，建立風能-光能-生物質能-水能能源樞紐框架，形成沼氣儲能系統；

步驟S20，根據步驟S10建立的能源樞紐框架中，結合沼氣的動態特性建立用于描述沼氣傳輸過程的沼氣流體網絡模型；

步驟S30，根據步驟S20建立的沼氣流體網絡模型采用預設方法估測沼氣儲能系統中沼氣罐能量狀態；

步驟S40，根據估測的沼氣罐能量狀態采取預設方法對能源樞紐框架下沼氣儲能系統中沼氣罐的沼氣充放進行調節。

優選地，所述步驟S20的沼氣流體網絡模型利用沼氣儲能系統中沼氣的流動特性根據質量守恒方程建立。

優選地，所述步驟S20的沼氣流體網絡模型根據如下方法建立：

根據沼氣罐處的質量守恒方程得到沼氣罐節點處的壓力P_tank的計算式。

優選地，所述步驟S30為：

額定狀態下沼氣罐的能量狀態由下式表示：