[發(fā)明專(zhuān)利]基于氫的近零碳排放綜合能源系統(tǒng)及其運(yùn)行優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210181359.8
• 申請(qǐng)日: 2022-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114583725A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫波;張?jiān)?/a>;張承慧;李浩然;陳晶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/28
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/28;H02J3/38;H01M8/04007
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發(fā)明公開(kāi)了基于氫的近零碳排放綜合能源系統(tǒng)及其運(yùn)行優(yōu)化方法，光伏和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組負(fù)責(zé)供給電負(fù)荷；當(dāng)電力過(guò)剩時(shí)，過(guò)剩電負(fù)荷向電解槽輸入直流電進(jìn)行電解水來(lái)制取氫氣，并將氫氣儲(chǔ)存到儲(chǔ)氫罐中；當(dāng)電力不足時(shí)，儲(chǔ)氫罐為燃料電池提供氫氣，燃料電池產(chǎn)生電力，滿(mǎn)足電負(fù)荷需求；儲(chǔ)熱裝置為電解槽提供熱量；電解槽制取的氫氣在壓縮過(guò)程中釋放熱量，儲(chǔ)熱裝置將壓縮氫氣釋放的熱量回收存儲(chǔ)；燃料電池產(chǎn)生電力的過(guò)程中釋放熱量，儲(chǔ)熱裝置將產(chǎn)生電力釋放的熱量回收存儲(chǔ)；吸收式制冷機(jī)從儲(chǔ)熱裝置中吸收熱能進(jìn)行制冷操作；熱泵從光伏和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中獲取電量，產(chǎn)生熱能或冷能。具有零碳經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)可再生能源消納、源荷削峰填谷和跨季節(jié)儲(chǔ)能調(diào)度的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及綜合能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于氫的近零碳排放綜合能源系統(tǒng)及其運(yùn)行優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提到了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

目前綜合能源系統(tǒng)的主要供能原料仍是一次能源化石燃料，在熱電聯(lián)供的過(guò)程中排放大量二氧化碳?xì)怏w，盡管碳捕集、碳交易等一系列措施使得二氧化碳排放量有一定程度地減少，但仍不能從根本解決問(wèn)題。此外，可再生清潔能源的消納率是制約能源系統(tǒng)發(fā)展的重要問(wèn)題，“棄風(fēng)、棄光”現(xiàn)象造成能源浪費(fèi)的同時(shí)相應(yīng)地增加發(fā)電成本，嚴(yán)重影響能源利用率、經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)。

隨著能源消耗地加劇，尋找新的能源已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)重要任務(wù)。氫作為現(xiàn)今最具有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N能源，來(lái)源廣泛，幾乎不產(chǎn)生污染，轉(zhuǎn)化效率高，用途廣泛。氫能作為轉(zhuǎn)型能源中重要的過(guò)渡能源，通過(guò)氫和電的能源耦合，氫氣的“制-儲(chǔ)-用”，可實(shí)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)發(fā)電側(cè)和負(fù)荷側(cè)的長(zhǎng)期平衡。因此，合理優(yōu)化含氫綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行方法，具有重要的研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了基于氫的近零碳排放綜合能源系統(tǒng)及其運(yùn)行優(yōu)化方法；其具有零碳經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)可再生能源消納、源荷削峰填谷和跨季節(jié)儲(chǔ)能調(diào)度的優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)屬于近零碳排放綜合能源系統(tǒng)。

第一方面，本發(fā)明提供了基于氫的近零碳排放綜合能源系統(tǒng)；

基于氫的近零碳排放綜合能源系統(tǒng)，包括：光伏發(fā)電機(jī)組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、電解槽、儲(chǔ)氫罐、燃料電池、熱泵、吸收式制冷機(jī)和儲(chǔ)熱裝置；

所述光伏發(fā)電機(jī)組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，負(fù)責(zé)供給電負(fù)荷；當(dāng)電力過(guò)剩時(shí)，過(guò)剩的電負(fù)荷向電解槽輸入直流電進(jìn)行電解水來(lái)制取氫氣，并將氫氣儲(chǔ)存到儲(chǔ)氫罐中；當(dāng)電力不足時(shí)，儲(chǔ)氫罐為燃料電池提供氫氣，燃料電池產(chǎn)生電力，滿(mǎn)足電負(fù)荷需求；

儲(chǔ)熱裝置為電解槽提供熱量；電解槽制取的氫氣在壓縮過(guò)程中釋放熱量，儲(chǔ)熱裝置將壓縮氫氣釋放的熱量回收存儲(chǔ)；燃料電池產(chǎn)生電力的過(guò)程中釋放熱量，儲(chǔ)熱裝置將產(chǎn)生電力釋放的熱量回收存儲(chǔ)；

吸收式制冷機(jī)從儲(chǔ)熱裝置中吸收熱能進(jìn)行制冷操作；

熱泵從光伏發(fā)電機(jī)組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中獲取電量，產(chǎn)生熱能或冷能。

第二方面，本發(fā)明提供了基于氫的近零碳排放綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化方法；

基于氫的近零碳排放綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化方法，包括：

獲取天氣數(shù)據(jù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)和能源成本數(shù)據(jù)；

獲取每個(gè)小時(shí)的能流需求；

構(gòu)建基于氫的近零碳排放綜合能源系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；所述基于氫的近零碳排放綜合能源系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括：電解槽數(shù)學(xué)模型、燃料電池?cái)?shù)學(xué)模型、吸收式制冷機(jī)數(shù)學(xué)模型、熱泵數(shù)學(xué)模型；

構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)和約束條件；對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到各個(gè)設(shè)備的輸入值和輸出值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：