(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211116067.2 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 王灿　王帆　李欣然　甘友春　 贺旭辉　张羽　张雪菲　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 专利代理师 吴思高 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 基于P2G与富氧燃烧电厂 联合运行的多能源 系统低碳优化调度模型建模方法 (57)摘要 基于P2G与富氧燃烧电厂 联合运行的多能源 系统低碳优化调度模型建模方法， 包括以下步 骤： 步骤1： 建立P2G与富氧燃烧电厂联合运行模 型， 将P2G在制氢同时产生的氧气用于富氧燃烧 电厂联合运行； 步骤2： 建立P2G与富氧燃烧电厂 联合运行的能量关系模型； 步骤3： 综合考虑系统 发电成本、 购气成本、 运行 维护成本、 碳交易成本 以及碳封存成本， 建立以系统日运行成本最小为 目标函数的基于P2G与富氧燃烧电厂联合运行的 多能源系统低碳优化调度模型。 该方法使用了有 着高捕集效率和低捕集成本的富氧燃烧技术， 并 将其与P2G技术相结合， 不仅实现了对P2G过程中 产生的氧气充分利用， 提高了系统的经济性， 而 且减少了多能源系统的碳 排放。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115526034 A 2022.12.27 CN 115526034 A 1.基于P2G与富氧燃烧电厂联合运行的多能源系统低碳优化调度模型建模方法， 其特 征在于包括以下步骤： 步骤1： 建立P2G与 富氧燃烧电厂联合运行模型， 将P2G在制氢同时产 生的氧气用于富氧 燃烧电厂联合 运行； 步骤2： 建立P2G与富氧燃烧电厂联合 运行的能量关系模型； 步骤3： 综合考虑系统发电成本、 购气成本、 运行维护成本、 碳交易成本以及碳封存成 本， 建立以系统日运行成本最小为目标函数的基于P2G与富氧燃烧电厂联合运行的多能源 系统低碳优化调度模型。 2.根据权利要求1所述基于P2G与富氧燃烧电厂联合运行的多能源系统低碳优化调度 模型建模方法， 其特征在于： 所述步骤1中， 构建P2G与富氧燃烧电厂联合运行模型， 其运行 机理如下： 将P2G第一阶段电解水反应产生的氧气输入富氧燃烧电厂锅炉， 使煤粉在富氧环境下 充分燃烧， 得到高浓度的CO2烟气； CO2烟气经过除尘、 脱硫、 冷凝处理后， 进入到碳捕集装置 中实现CO2的捕集； 捕集到的CO2分为两部分， 一部分CO2与电解水产生的氢气一起作为甲烷 化反应的原料， 剩余的CO2通过碳封存技 术进行封存， 以减少CO2的排放量。 3.根据权利要求1所述基于P2G与富氧燃烧电厂联合运行的多能源系统低碳优化调度 模型建模方法， 其特征在于： 所述步骤2中， 富氧燃烧电厂的总发电功率为碳捕集装置消耗 功率与供负荷使用功率之和， 其能量关系为： PG＝PC+PN 式中， PG为富氧燃烧电厂的总发电功率； PC为碳捕集装置消耗的功率； PN为供负荷使用 功率； 由富氧燃烧电厂的氧气消耗量与电解水装置的制氧量相等和电解水产生的氢气与氧 气的体积比， 进一 步得出PN与电解水消耗功率PEL的能量关系为： 式中， ηEL为电解槽电转 氢的转化效率； PEL为电解槽电解 水消耗的电功率； 为氢气热 值； 为氢气的密度； μ为富氧燃烧电厂在富氧条件运行时产生单位功 率所消耗的氧气量； λC为碳捕集装置捕集单位CO2消耗的功率； ηC为碳捕集装置的碳捕集效率； eG为富氧燃烧电 厂的单位 碳排放强度。 4.根据权利要求1所述基于P2G与富氧燃烧电厂联合运行的多能源系统低碳优化调度 模型建模方法， 其特征在于： 所述步骤3中， 多能源系统低碳优化调度模 型， 其目标函数表达 式为： min F＝FG+Fgas+FCS+Fct+Fop 其中： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115526034 A 2QCS,t＝QC,t‑QP2G,t Fct＝Jct(QZ‑QCS‑Qf) 式中， F为系统运行总成本； FG为富氧燃烧电厂的发电成本； Fgas为系统消耗天然气的成 本； FCS为碳封存成本； Fct为碳交易成本； Fop为系统内各设备的运行维护成本； a为富氧燃烧电厂的燃料成本二 次项系数； b为富氧燃烧电厂的燃料成本一次项系数； c 为富氧燃烧电厂的燃料成本常系数； PG,t为t时刻富氧燃烧电厂的出力； Jgas为购气价格； VGT,t、 VGB,t分别为t时刻燃气轮机、 燃气锅炉的天然气消耗量； T表示总 调度时间； JCS为封存单位CO2的价格； QCS,t为t时刻CO2封存量； QP2G,t为t时刻P2G过程的CO2消耗量； Jct为碳交易价格； QZ总碳排放量； Qf为碳排放配额； fi为第i类设备单位出力的运行维护成 本； Pi,t为第i类设备在t时刻的出力。 5.根据权利要求4所述基于P2G与富氧燃烧电厂联合运行的多能源系统低碳优化调度 模型建模方法， 其特 征在于： 多能源系统低碳优化调度模型， 其约束条件表达式为： 1)电功率平衡约束： 式中， PN,t为t时刻富氧燃烧电厂的净发电功率； PPV,t为t时刻光伏发电功率； PWT,t为t时 刻风机发电功率； PGT,t为t时刻燃气轮机的发电功率； 为t时刻电储能的放电功率； PEHP,t 为t时刻电热泵消耗的电功率； PEC,t为t时刻电制冷机消 耗的电功率； Pload,t为t时刻电负荷 消耗的电功率； PEL,t为t时刻电解槽消耗的电功率； 为t时刻电储能的充电功率； 2)热平衡约束： 式中， HEHP,t为t时刻电热泵输出的热功率； 为t时刻热储能设备释放的热功率； HGT,t 为t时刻燃气轮机提供的热功率； 为t时刻热储能设备 吸收的热功率； Hload,t为t时刻热 负荷消耗的热功率； HAC,t为t时刻吸 收式制冷机消耗的热功率； 3)冷平衡约束： CEC,t+CAC,t＝Cload,t 式中， CEC,t为t时刻电制冷机的制冷功率； CAC,t为t时刻吸收式制冷机输出的冷功率； Cload,t为t时刻冷负荷消耗的冷功率； 4)天然气平衡约束： VS,t+VP2G,t＝VGT,t+VGB,t+Vload,t 式中， VS,t为t时刻气源产气量； VP2G,t为t时刻P2G设备 的产气量； VGT,t为t时刻燃气轮机 的耗气量； VGB,t为t时刻燃气锅炉的耗气量； Vload,t为t时刻天然气负荷。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115526034 A 3