[發明專利]一種生物質氣化多聯產系統的協同運行方法及其系統

在審

• 申請號: 202110571008.3
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113201366A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 張曉烽;顏仁仕;朱睿霖
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C10J3/72;G06N3/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 姚瑤

1.一種生物質氣化多聯產系統的協同運行方法，其特征在于：包括以下內容：

Step1：構建生物質氣化多聯產系統，其中，所述生物質氣化多聯產系統的供能端包括建筑冷熱供能端、氫能供能端以及電能供能端；

Step2：采用協同運行策略運行所述生物質氣化多聯產系統；

其中，所述協同運行策略為：

氫能需求：所述生物質氣化多聯產系統中的氫能由儲氫設備和/或電解槽供給；

熱能需求：獲取原動機負荷率，若原動機負荷率小于預設最小開啟參數，原動機不啟動，由儲熱設備和/或生物質鍋爐提供熱能；若原動機負荷率大于或等于最小開啟參數且小于最大開啟參數1時，原動機處于部分開啟狀態，由原動機和/或儲熱設備提供熱能；若原動機大于最大開啟參數1，所述原動機完全開啟，由所述儲熱設備和/或原動機和/或生物質鍋爐提供熱能；

其中，原動機驅動地源熱泵和/或余熱回收系統回收原動機產生的余熱以驅動熱交換器和吸收式制冷機，實現冷熱供給；

電能需求：所述生物質氣化多聯產系統中電能由原動機和/或公共電網和/或燃料電池供給。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：氫能需求供給規則為：判斷所述生物質氣化多聯產系統中的儲氫設備是否滿足氫能需求，若滿足，由所述儲氫設備單獨供應所述氫能；若不滿足，由所述儲氫設備和電解槽共同供應；

電能需求供給規則為：獲取原動機的發電量，以及電解槽的電能需求、地源熱泵的電能需求及剩余電能需求；再判斷電能是否平衡，若不平衡，由公共電網和/或燃料電池補充電能；若平衡，由所述原動機供給電能。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：還包括：采用多目標遺傳算法優化所述生物質氣化多聯產系統的配置；

其中，將所述生物質氣化多聯產系統中汽車類型比例、原動機容量、地源熱泵輸出負荷比為優化參數，并設置為粒子位置參數；在所述多目標遺傳算法中以所述生物質氣化多聯產系統的運行狀態確定粒子的適應度，以及在粒子迭代更新過程中所述生物質氣化多聯產系統均采用協同運行策略運行；

其中，所述汽車類型比例為建筑區域范圍內氫能汽車/電動汽車保有量的比例。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：采用多目標遺傳算法確定汽車類型比例、原動機容量、地源熱泵輸出負荷比的最優組合的過程如下：

S1-1：初始化多目標遺傳算法的參數以及初始化粒子種群；

S1-2：基于每個粒子的位置參數確定的生物質氣化多聯產系統，分別采用協同運行策略運行所述生物質氣化多聯產系統，計算出每個粒子的適應度；

S1-3：基于每個粒子的適應度對粒子進行選擇、交叉、變異；

其中，若是滿足迭代終止條件，則根據適應度選擇出最佳粒子，所述最佳粒子對應的汽車類型比例、原動機容量、地源熱泵輸出負荷比為所述最優組合；否則，返回S1-2進入下一次迭代計算。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：粒子的適應度由一次能源節約率、二氧化碳排放減少率、年總成本節約率加權求和得到。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：原動機未啟動時，熱能的補給優先級為：儲熱設備、生物質鍋爐；原動機啟動后，熱能的補給優先級為：儲熱設備、原動機、生物質鍋爐；

原動機未啟動時，電能的補給優先級為：燃料電池、公共電網；原動機啟動后，電能的補給優先級為：原動機、燃料電池、公共電網。

7.一種基于權利要求1-6任一項所述方法的生物質氣化多聯產系統，其特征在于：包括：生物質氣化爐、原動機、生物質鍋爐、燃料電池、電解槽、儲氫罐、儲熱罐；

其中，向所述生物質氣化爐和生物質鍋爐通入生物質，所述生物質氣化爐與所述原動機連接；所述原動機與地源熱泵、電解槽連接，提供電能；且所述地源熱泵、所述電解槽均與公共電網連接；所述地源熱泵供給熱負荷和冷負荷；

所述電解槽與所述儲氫罐連通，提供氫能至所述儲氫罐；所述儲氫罐與氫能需求設備和燃料電池連接，提供氫能；所述燃料電池與電能需求設備連接；

所述生物質鍋爐與所述儲熱罐連通，提供熱能。

8.根據權利要求7所述的生物質氣化多聯產系統，其特征在于：還包括余熱回收裝置、吸收式制冷機組和熱交換器；

其中，所述余熱回收裝置與所述原動機連接，回收原動機的余熱，并驅動所述吸收式制冷機組和熱交換器。