一种能源系统的运行控制方法、装置、介质以及电子设备与流程

本发明涉及能源系统优化，特别涉及一种能源系统的运行控制方法、装置、存储介质以及电子设备。

背景技术：

1、电力行业是重中之重，能源系统是实现碳减排的有效途径之一。能源系统在电力系统中扮演着非常重要的角色，能够耦合多种能源形式，提高系统的稳定性，促进新能源消纳。当前很多工业园区尚未充分发挥能源系统整合各种能源形式和能源转换技术的优势，园区对于传统能源的使用比例过高，清洁能源应用比例较低，电力消耗较大，能源利用效率较低、碳排放较高，不符合低碳经济的宗旨。

2、因此，亟需一种能源系统的运行控制方法以解决清洁能源应用比例较低，电力消耗较大，能源利用效率较低、碳排放较高的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了涉及一种能源系统的运行控制方法、装置、存储介质以及电子设备，主要目的在于解决目前存在能源系统运行过程中清洁能源应用比例较低，电力消耗较大，能源利用效率较低、碳排放较高的问题。

2、为解决上述问题，本技术提供一种能源系统的运行控制方法，包括：

3、构建能源系统的系统模型，所述系统模型包括各储能设备模型、改进p2g-ccs耦合模型以及阶段碳交易模型，各所述储能设备模型中包括氢储能设备模型；

4、以所述能源系统的日运行总成本最小为目标，构建所述能源系统的优化模型的目标函数，所述优化模型包括：购能成本、弃风光成本、阶梯碳交易成本、电热氢储能系统日等值下的总投资成本、能源系统折旧成本、机组运行维护成本以及碳封存成本，所述目标函数中包括与各待优化设备对应的待优化参数；

5、构建所述系统模型运行的各约束条件；

6、基于所述能源系统所在园区的各预定参数以及各所述约束条件采用所述目标函数对各所述待优化参数进行优化，得到用于控制所述能源系统运行的不同预设时段的各所述待优化设备的运行参数。

7、可选的，所述构建能源系统的系统模型，具体包括：

8、建立供应侧的热电气联产模型，所述热电气联产模型包括各能量耦合设备，各所述能量耦合设备包括电锅炉、燃气轮机、燃气锅炉、电转气设备、碳捕集与封存设备以及电解槽，采用所述电解槽、所述电转气设备、所述燃气锅炉以及所述电锅炉共同实现热电气联产；

9、构建各储能设备模型、改进p2g-ccs耦合模型以及阶段碳交易模型；

10、基于所述热电气联产模型、各所述储能设备模型、所述改进p2g-ccs耦合模型以及所述阶段碳交易模型进行组合，得到所述系统模型。

11、可选的，各所述储能设备模型包括电储能设备模型、热储能设备模型以及氢储能设备模型；

12、各所述储能设备模型的构建包括：

13、基于同一所述储能设备的最大充能功率、最大放能功率、充能状态参数、放能状态参数、充能效率以及放能效率，对同一所述储能设备的不同预设时段的充放功率模型进行构建，得到同一所述储能设备的不同预设时段对应的充放功率模型；

14、基于同一所述储能设备的不同预设时段的充放功率参数、额定容量、不同预设时段数量、储能容量上限值、储能容量下限值对同一所述储能设备的不同预设时段的充放容量进行构建，得到同一所述储能设备的不同预设时段对应的充放容量模型；

15、基于同一所述储能设备的充放功率模型以及所述充放容量模型进行模型构建，得到同一所述储能设备的储能设备模型。

16、可选的，所述改进p2g-ccs耦合模型包括改进电转气模型和碳捕获模型，所述改进p2g-ccs耦合模型的构建包括：

17、基于不同预设时段电解槽消耗电功率、电解槽转换效率以及氢气热值进行模型构建，得到用于构建不同预设时段的所述改进电转气模型第一阶段对应的氢气产量模型，其中，不同预设时段的氢气产量包括用于直接注入所述燃气轮机气网的第一氢气量、用于氢储能设备吸收的第二氢气量以及用于合成甲烷的第三氢气量；

18、基于不同预设时段对应的第三氢气量、所述氢气热值、所述电解槽转换效率、电能转化效率、所述电转气设备消耗的电功率、预定甲烷单位换算系数进行模型构建，得到用于构建不同预设时段的所述改进电转气模型第二阶段对应的甲烷产量模型；

19、基于不同预设时段所述碳捕获设备捕获到的二氧化碳量、不同预设时段所述碳捕获设备未捕获到的二氧化碳量、捕获效率、预定二氧化碳的气体密度、所述碳捕获设备的运行能耗、所述碳捕获设备的能耗系数、不同预设时段的甲烷产量模型的甲烷产量、存储的二氧化碳量以及购买的二氧化碳量进行模型构建，得到所述碳捕获模型，以得到所述改进p2g-ccs耦合模型。

20、可选的，所述阶段碳交易模型的构建包括：

21、基于不同预设时段的购电功率、燃气轮机机组电功率、燃气轮机机组热功率、燃气锅炉热功率、燃气锅炉电功率基准配额系数、燃气轮机机组热功率基准配额系数、燃气锅炉热功率基准配额系数、购电量基准配额系数进行模型构建，得到所述能源系统的无偿碳排放模型；

22、基于不同预设时段的购电功率、燃气轮机机组电功率、燃气轮机机组热功率、燃气锅炉热功率、燃气锅炉电功率碳排放强度系数、燃气轮机机组热功率碳排放强度系数、燃气锅炉热功率碳排放强度系数、购电量碳排放强度系数进行模型构建，得到所述能源系统的实际碳排放模型；

23、基于所述无偿碳排放模型以及所述实际碳排放模型进行融合，得到碳排放交易模型；

24、基于二氧化碳排放量的各区间范围对所述碳排放交易模型进行阶段划分，得到所述阶段碳交易模型。

25、可选的，所述以所述能源系统的日运行总成本最小为目标，构建所述能源系统的优化模型的目标函数，具体包括：

26、基于购电单位成本、购热单位成本、购气单位成本、弃风光单位成本、购电量、购热量、弃风光量、购气量进行模型构建，得到购能成本模型和弃风光成本模型；

27、基于所述能源系统中风电场装机容量和风电场单位装机投资成本、光伏电站装机容量和光伏电站单位装机投资成本、储能电站电池容量和储能电站电池单位容量投资成本、储能电站装机容量和储能电站单位装机投资成本、光热电站装机容量和光热电站单位装机投资成本、储热装置容量和储热装置单位容量投资成本、电解槽装机容量和电解槽单位装机投资成本、燃料电池装机容量和燃料电池单位装机投资成本、储氢装置容量和储氢装置单位容量投资成本以及预定折现率进行模型构建，得到电热氢储能系统日等值下的总投资成本模型；

28、基于所述总投资成本模型以及预设残渣系数进行模型构建，得到电热氢储能系统折旧成本模型；

29、基于所述能源系统中风电投资成本和风电运维成本系数、光伏投资成本和光伏运维成本系数、储能电站投资成本和储能电站运维成本系数、热电站投资成本和热电站运维成本系数、氢站投资成本和氢站运维成本系数进行模型构建，得到机组运行维护成本模型；

30、基于不同预设时段的所述存储的二氧化碳量以及预定单位二氧化碳封存成本系数进行模型构建，得到碳封存成本模型；

31、基于所述购能成本模型、弃风光成本模型、电热氢储能系统日等值下的总投资成本模型、电热氢储能系统折旧成本模型、机组运行维护成本模型、碳封存成本模型以及所述阶段碳交易模型进行模型构建，得到所述优化模型以及与所述优化模型对应的目标函数；

32、其中，所述总投资成本模型中包括待优化参数，所述待优化参数包括不同预设时段的各储能设备的容量参数和不同预设时段的各机组的运行状态参数。

33、可选的，所述基于所述能源系统所在园区的各预定参数以及各所述约束条件采用所述目标函数对各所述待优化参数进行优化，得到用于控制所述能源系统运行的不同预设时段的各所述待优化设备的运行参数，具体包括：

34、各所述预定参数包括设备参数、预测参数以及市场参数；

35、基于所述设备参数、预测参数、市场参数、各所述约束条件以及所述目标函数采用预设求解器进行计算处理，得到所述能源系统运行的不同预设时段的各所述待优化设备的运行参数。

36、为解决上述问题本技术提供一种能源系统的运行控制装置，包括：

37、系统模型构建模块，用于构建能源系统的系统模型，所述系统模型包括各储能设备模型、改进p2g-ccs耦合模型以及阶段碳交易模型，各所述储能设备模型中包括氢储能设备模型；

38、目标函数构建模块，用于以所述能源系统的日运行总成本最小为目标，构建所述能源系统的优化模型的目标函数，所述优化模型包括：购能成本、弃风光成本、阶梯碳交易成本、电热氢储能系统日等值下的总投资成本、能源系统折旧成本、机组运行维护成本以及碳封存成本，所述目标函数中包括与各待优化设备对应的待优化参数；

39、约束条件构建模块，用于构建所述系统模型运行的各约束条件；

40、控制模块，用于基于所述能源系统所在园区的各预定参数以及各所述约束条件采用所述目标函数对各所述待优化参数进行优化，得到用于控制所述能源系统运行的不同预设时段的各所述待优化设备的运行参数。

41、为解决上述问题本技术提供一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述能源系统的运行控制方法的步骤。

42、为解决上述问题本技术提供一种电子设备，其特征在于，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述所述能源系统的运行控制方法的步骤。

43、本技术中的有益效果：本技术通过引入改进的p2g-ccs耦合模型充分利用氢气零碳排放及高能源转换效率的特性，将氢气以适量比例混入天然气中，供给园区中燃气机组使用，这种融合不仅提高了系统的能源利用效率，而且增加了系统对可再生能源的适应性和消纳能力，尤其是在风能和太阳能波动较大的情况下。同时提供了一种降低碳排放的供能方式，并且可以根据系统需求承担产能者或者消费者的角色，提高了园区能源产消能力，增加了园区“多能互补”运行模式，提高系统灵活性。

44、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种能源系统的运行控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建能源系统的系统模型，具体包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述储能设备模型包括电储能设备模型、热储能设备模型以及氢储能设备模型；

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改进p2g-ccs耦合模型包括改进电转气模型和碳捕获模型，所述改进p2g-ccs耦合模型的构建包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阶段碳交易模型的构建包括：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述以所述能源系统的日运行总成本最小为目标，构建所述能源系统的优化模型的目标函数，具体包括：

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述能源系统所在园区的各预定参数以及各所述约束条件采用所述目标函数对各所述待优化参数进行优化，得到用于控制所述能源系统运行的不同预设时段的各所述待优化设备的运行参数，具体包括：

8.一种能源系统的运行控制装置，其特征在于，包括：

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1-7任一项所述能源系统的运行控制方法的步骤。

10.一种电子设备，其特征在于，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述权利要求1-7任一项所述能源系统的运行控制方法的步骤。

技术总结
本申请公开了一种能源系统的运行控制方法、装置、介质以及电子设备。应用于能源系统优化技术领域，其中方法包括：构建能源系统的系统模型，所述系统模型包括各储能设备模型、改进P2G‑CCS耦合模型以及阶段碳交易模型，各储能设备模型中包括氢储能设备模型；以所述能源系统的日运行总成本最小为目标，构建所述能源系统的优化模型的目标函数，目标函数中包括与各待优化设备对应的待优化参数；构建系统模型运行的各约束条件；基于能源系统所在园区的各预定参数以及各所述约束条件采用所述目标函数对各所述待优化参数进行优化，得到用于控制所述能源系统运行的不同预设时段的各所述待优化设备的运行参数。本申请的方法可以降低碳排放、提高能源利用效率。

技术研发人员：王娇娇,张开,李静,任鑫苑,丁文楠,黄潇成
受保护的技术使用者：北京市腾河电子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23