[發明專利]一種電轉氣摻混煤層氣的礦山綜合能源系統優化調度方法及系統

有效

• 申請號: 202310369272.8
• 申請日: 2023-04-06
• 公開（公告）號: CN116402295B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 呂超賢;孫文;梁睿;邢潤發;朱承續
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06Q10/0631
• 分類號: G06Q10/0631;G06Q50/02;G06Q50/06;G06F30/20;G06F111/04;G06F111/06
• 代理公司: 徐州先卓知識產權代理事務所(普通合伙) 32555
• 代理人: 王新愛

本發明公開了一種電轉氣摻混煤層氣的礦山綜合能源系統優化調度方法及系統，該方法包括：將電轉氣消納棄風棄光所轉化的高濃度瓦斯與含低濃度瓦斯的煤層氣進行摻混，同時利用礦井閑置地下空間改造為地下儲氣庫協同電轉氣進行瓦斯摻混，形成電轉氣?煤層氣?地下儲氣庫相互耦合的不同濃度瓦斯摻混利用模式；根據礦山綜合能源系統參數和不同濃度瓦斯摻混利用模式，建立電轉氣摻混煤層氣的礦山綜合能源系統優化調度模型；通過建立的礦山綜合能源系統優化調度模型，調用求解器進行求解。本發明建立了考慮電轉氣摻混煤層氣、電轉氣與地下儲氣庫協同的礦山綜合能源系統優化調度模型，綜合考慮多種運行約束，優化協調多種能源轉化裝置的運行。

技術領域

本發明屬于綜合能源系統優化運行技術，尤其涉及一種電轉氣摻混煤層氣的礦山綜合能源系統優化調度方法及系統。

背景技術

煤炭作為我國的主體能源，其高耗能、高污染特性，如何提高煤礦能源利用效率、減少煤礦用能過程中環境污染、實現煤礦低碳供能是雙碳目標下社會共同關注的問題。礦山綜合能源系統通過整合煤礦多時空分布資源，對煤礦源端能源生產與荷端能源消費進行精準匹配，實現煤礦多種異質能源子系統之間的協調規劃、優化運行和互補互濟；在滿足煤礦多元化用能需求的同時，提高煤礦整體能源利用效率、經濟以及環境效益，是實現煤礦低碳供能的重要發展方向。

煤礦開采過程會產生煤層氣、乏風、涌水等煤炭伴生資源，煤炭伴生資源的回收利用近年來得到廣泛關注。煤礦中煤炭伴生資源豐富，其中蘊著大量化學能與熱能，可經蓄熱氧化裝置、空氣源熱泵、水源熱泵等高效的能量轉化裝置轉化為供生產和生活使用的電、熱等能源。然而，不同煤礦中煤層氣瓦斯量不同，難以行成統一的資源利用模式。同時，我國煤炭資源大多分布在華北、西北地區，這些區域內又分布著大量可再生能源，由于煤礦生產和內生資源的特殊性，使得傳統的新能源消納方法難以在煤礦能源系統有效利用。因此，在礦山綜合能源系統優化調度過程中需充分考慮煤礦伴生資源差異化回收方式及風光消納需求。目前，煤礦綜合能源系統大多對煤層氣進行單獨回收，未見考慮其與電轉氣產出的高濃度瓦斯進行摻混，同時也未見利用地下儲氣庫與電轉氣進行協同運行的結構。

因此，急需一種電轉氣摻混煤層氣的礦山綜合能源系統優化調度方法，用以解決優化調度中不同濃度瓦斯摻混、地下儲氣庫與電轉氣協同運行問題，提高礦山綜合能源系統運行經濟性、伴生資源利用效率以及風光消納水平。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種電轉氣摻混煤層氣的礦山綜合能源系統優化調度方法及系統。

為了實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

本發明提供了一種電轉氣摻混煤層氣的礦山綜合能源系統優化調度方法，該方法包括：

將電轉氣消納棄風棄光所轉化的高濃度瓦斯與含低濃度瓦斯的煤層氣進行摻混，同時利用礦井閑置地下空間改造為地下儲氣庫協同電轉氣進行瓦斯摻混，形成電轉氣-煤層氣-地下儲氣庫相互耦合的不同濃度瓦斯摻混利用模式；

根據礦山綜合能源系統組成、參數和不同濃度瓦斯摻混利用模式，建立電轉氣摻混煤層氣的礦山綜合能源系統優化調度模型；

通過建立的礦山綜合能源系統優化調度模型，調用求解器進行求解；所述求解結果包括系統總運行成本、棄風棄光率、電轉氣及地下儲氣庫運行情況、系統功率平衡情況、摻混前后瓦斯濃度及流量變化情況。

在一種實施方式中，所述電轉氣-煤層氣-地下儲氣庫相互耦合的不同濃度瓦斯摻混利用模式表示為：