CN110912201A - 一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法，包括以下步骤，选择N户家庭组成区域；在区域内建立电转气模型；计算以N户家庭组成的HVAC，通过计算N户家庭的HVAC能够最大化的利用电能和气能，实现能源的充分利用，避免了能源的浪费；通过能源耦合体对电能和气能进行利用；建立区域IES的通用建模，通过IES的通用建模对电能和气能进行合理的输送；本发明通过建立电转气模型，通过P2G技术消耗电能将水转化为氢气或天然气，通过计算N户家庭的HVAC能够最大化的利用电能和气能，实现能源的充分利用，避免了能源的浪费，通过IES的通用建模对电能和气能进行合理的输送。
Description
技术领域
本发明涉及综合能源技术领域，具体为一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法。
背景技术
当今社会能源利用正朝着多能集成，协同优化的方向发展。打破电力、天然气网络等能源系统之间独立运行的传统模式，在规划、设计、建设和运行阶段，对不同供能系统进行整体上的协调、配合和优化，并最终实现一体化的综合能源系统，是实现社会用能效率最优、促进可再生能源规模化利用、实现人类能源可持续发展的最佳途径。
电力转气体技术，是电力转换为气体燃料的技术。方法是将电力通过电解的方式将水分解为氧气和氢气。氢气可以作为储存能量的手段，所以这种用途也被成为氢储能。氢气可以传输给加氢站，提供给氢燃料电池(Fuel cell)汽车使用。氢气还可以进一步合成甲烷，引入天然气管道。
在传统的用能模式中，能量的需求过多的依附于电能，而且以来自大电网的燃煤发电或者大型天然气发电机组电能为主，过于依赖大电网供电，当电网的某个输送环节出现故障时，容易导致大面积的停电，从而影响用户的用能需求，且有时发电剩余量较多，而这些电量不能很好的进一步进行利用，导致能源的浪费。
基于此，本发明设计了一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法，以解决上述提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法，包括以下步骤：
S1，选择N户家庭组成区域；
S2，在区域内建立电转气模型；
S2，计算以N户家庭组成的HVAC，通过计算N户家庭的HVAC能够最大化的利用电能和气能，实现能源的充分利用，避免了能源的浪费；
S4，通过能源耦合体对电能和气能进行利用；
S5，建立区域IES的通用建模，通过IES的通用建模对电能和气能进行合理的输送，IES的通用建模可根据选择区域的实际情况来进行建立。
优选的，所述电转气模型包括发电设备、转换装置、储能系统、储气系统、可控负荷集合和能量管理中心，发电设备为能源供应的初始环节，转换装置包括传统的变压器、热电联产设备、燃气锅炉和电转气设备。
优选的，所述转换装置通过P2G技术消耗电能将水转化为氢气或天然气，转换过程如下：通过电解水，得到氢气和氧气，对氢气进行收集，将氢气与二氧化碳进行混合，混合比例为氢气：二氧化碳＝4:1，通过加入催化剂进行催化，从而得到甲烷，甲烷通过储气系统进行收集。
优选的，所述电转气模型过程的能量计算公式为
式中，P(t)为t时段储气装置中的储存的燃气能量，P0为初始时刻储气装置中能量的初始值，Pst(t)表示t时段储气装置中储存的能量，Pre(t)为t时段储气装置释放的能量。
优选的，总电能的计算公式为
L(t)＝[L(t1),L(t2),....L(tn)]
在满足用户用电舒适的情况下，HVAC电能需求根据用户用电习惯随机产生。
优选的，所述HVAC在t时实际消耗电能计算公式为
X(t)＝[X(t1),X(t2),....X(tn)]。
优选的，所述能源耦合体为电能和气能之间进行耦合。
优选的，所述IES的通用建模包括易于控制的能源环节、间歇性能源控制环节、难以控制的能源环节和大量存储的能源环节。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过建立电转气模型，通过P2G技术消耗电能将水转化为氢气或天然气，通过计算N户家庭的HVAC能够最大化的利用电能和气能，实现能源的充分利用，避免了能源的浪费，通过IES的通用建模对电能和气能进行合理的输送。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法技术方案：包括以下步骤：
S1，选择N户家庭组成区域；
S2，在区域内建立电转气模型；
S2，计算以N户家庭组成的HVAC，通过计算N户家庭的HVAC能够最大化的利用电能和气能，实现能源的充分利用，避免了能源的浪费；
S4，通过能源耦合体对电能和气能进行利用；
S5，建立区域IES的通用建模，通过IES的通用建模对电能和气能进行合理的输送，IES的通用建模可根据选择区域的实际情况来进行建立。
电转气模型包括发电设备、转换装置、储能系统、储气系统、可控负荷集合和能量管理中心，发电设备为能源供应的初始环节，转换装置包括传统的变压器、热电联产设备、燃气锅炉和电转气设备。
转换装置通过P2G技术消耗电能将水转化为氢气或天然气，转换过程如下：通过电解水，得到氢气和氧气，对氢气进行收集，将氢气与二氧化碳进行混合，混合比例为氢气：二氧化碳＝4:1，通过加入催化剂进行催化，从而得到甲烷，甲烷通过储气系统进行收集。
电转气模型过程的能量计算公式为
式中，P(t)为t时段储气装置中的储存的燃气能量，P0为初始时刻储气装置中能量的初始值，Pst(t)表示t时段储气装置中储存的能量，Pre(t)为t时段储气装置释放的能量。
总电能的计算公式为
L(t)＝[L(t1),L(t2),....L(tn)]
在满足用户用电舒适的情况下，HVAC电能需求根据用户用电习惯随机产生。
HVAC在t时实际消耗电能计算公式为
X(t)＝[X(t1),X(t2),....X(tn)]。
能源耦合体为电能和气能之间进行耦合。
IES的通用建模包括易于控制的能源环节、间歇性能源控制环节、难以控制的能源环节和大量存储的能源环节。
本发明通过建立电转气模型，通过P2G技术消耗电能将水转化为氢气或天然气，通过计算N户家庭的HVAC能够最大化的利用电能和气能，实现能源的充分利用，避免了能源的浪费，通过IES的通用建模对电能和气能进行合理的输送，HVAC电能需求根据用户用电习惯随机产生，储气系统能够对产生的天然气进行收集，进行能源储存，能源利用效率高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，选择N户家庭组成区域；
S2，在区域内建立电转气模型；
S2，计算以N户家庭组成的HVAC；
S4，通过能源耦合体对电能和气能进行利用；
S5，建立区域IES的通用建模，通过IES的通用建模对电能和气能进行合理的输送。
2.根据权利要求1所述的一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法，其特征在于：所述电转气模型包括发电设备、转换装置、储能系统、储气系统、可控负荷集合和能量管理中心。
3.根据权利要求2所述的一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法，其特征在于：所述转换装置通过P2G技术消耗电能将水转化为氢气或天然气。
4.根据权利要求3所述的一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法，其特征在于：所述电转气模型过程的能量计算公式为
式中，P(t)为t时段储气装置中的储存的燃气能量，P0为初始时刻储气装置中能量的初始值，Pst(t)表示t时段储气装置中储存的能量，Pre(t)为t时段储气装置释放的能量。
5.根据权利要求1所述的一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法，其特征在于：总电能的计算公式为
L(t)＝[L(t1),L(t2),....L(tn)]
在满足用户用电舒适的情况下，HVAC电能需求根据用户用电习惯随机产生。
6.根据权利要求5所述的一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法，其特征在于：所述HVAC在t时实际消耗电能计算公式为
X(t)＝[X(t1),X(t2),....X(tn)]。
7.根据权利要求1所述的一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法，其特征在于：所述能源耦合体为电能和气能之间进行耦合。
8.根据权利要求1所述的一种基于电转气互联式区域综合能源系统协同优化方法，其特征在于：所述IES的通用建模包括易于控制的能源环节、间歇性能源控制环节、难以控制的能源环节和大量存储的能源环节。
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| CN108053104A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-18 | 天津大学 | 区域电力-天然气-热力综合能源系统能量流优化方法 |
| CN108494012A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-09-04 | 浙江工业大学 | 一种计及电转气技术的区域综合能源系统在线优化方法 |
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2019
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| CN108494012A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-09-04 | 浙江工业大学 | 一种计及电转气技术的区域综合能源系统在线优化方法 |
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