电热气肥耦合生物质电厂电气联供系统、方法及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种电热气肥耦合生物质电厂电气联供系统、方法及存储介质，该系统中，生物质发电设备包括生物质直燃炉、发电机组、缸套水换热器以及烟气换热器；生物质直燃炉焚烧第一数量的秸秆产生生物质气热量，该生物质气热量的第一部分供给发电机组产生电能，并入配电网；发电机组向缸套水换热器提供高温热水热量，以及向烟气换热器提供高温烟气热量，烟气换热器对缸套水换热器的余热以及高温烟气热量进行回收，输出回收热量，该回收热量与生物质气热量的第二部分叠加，用于沼气池催化生物质厌氧发酵，产生生物质天然气及有机肥原料。本发明专利技术通过构建优化模型，并采用遗传算法求解模型，实现了生物质电厂的安全高效运行。实现了生物质电厂的安全高效运行。实现了生物质电厂的安全高效运行。

【技术实现步骤摘要】
电热气肥耦合生物质电厂电气联供系统、方法及存储介质


[0001]本专利技术属于综合能源系统规划
，具体涉及一种电热气肥耦合生物质电厂电气联供系统及其优化配置方法，以实现生物质电厂的安全高效运行。

技术介绍

[0002]由于传统化石能源逐渐枯竭、环境污染问题日益加剧，发展清洁能源、促进节能减排成为当前能源转型过程中亟待解决的关键问题。在“碳中和”、“碳达峰”等政策的引导下，可再生能源、氢能、生物质能等清洁能源的高效利用成为了综合能源服务领域研究的焦点。
[0003]生物质能以其丰富的资源储备、较高的能量转化效率和安全环保的优势得到了社会各界的广泛关注，并逐渐成为大量多能耦合电气联供系统中最主要的能量来源。然而，在现有的生物质能电气联供系统实际运行过程中，复杂的工况往往导致传统的运行方式能源利用效率低、经济性较差，且难以适应不同能量形式需求和负荷特性，发电余热存在大量浪费，导致一次能源利用率较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种电热气肥耦合生物质电厂电气联供系统及其优化配置方法，以提高生物质电厂的运行效率，提高能源利用率。
[0005]根据本专利技术的第1方面，公开了一种电热气肥耦合生物质电厂电气联供系统，包括秸秆供应单元、生物质发电设备及沼气池，所述秸秆供应单元将第一数量的秸秆输送给生物质发电设备，将第二数量的秸秆输送至沼气池；生物质发电设备包括生物质直燃炉、发电机组、缸套水换热器以及烟气换热器；生物质直燃炉焚烧所述第一数量的秸秆产生生物质气热量，该生物质气热量的第一部分供给发电机组产生电能，并入配电网；发电机组向缸套水换热器提供高温热水热量，以及向烟气换热器提供高温烟气热量，烟气换热器对缸套水换热器的余热以及所述高温烟气热量进行回收，输出回收热量，该回收热量与所述生物质气热量的第二部分叠加，用于沼气池催化生物质厌氧发酵，产生生物质天然气及有机肥原料。
[0006]根据本专利技术的第2方面，公开了一种用于所述电热气肥耦合生物质电厂电气联供系统的配置方法，该方法包括：
[0007]构建电热气肥耦合生物质电厂的电气联供优化配置模型，该模型为：
[0008][0009]式中，W为综合优化指标，W
1t
为电气联供系统的能源利用率，W
2t
为电气联供系统的收益率，W
3t
为电气联供系统的二氧化碳减排率；ω1、ω2和ω3分别为能源利用率W
1t
、收益率W
2t
、二氧化碳减排率W
3t
的权重系数；t为配置周期的单位时间；
[0010]利用遗传算法求解所述电气联供优化配置模型，得出生物质发电设备的最优功率值。
[0011]在一些示例中，生物质发电设备的功率值包括发电机组出口电功率以及生物质直燃炉产热功率。
[0012]在一些示例中，为生物质发电设备的功率值设置约束条件，包括功率平衡约束及机组运行约束。
[0013]在一些示例中，考虑环境温度的影响，以冬季、夏季或过渡季典型日为配置周期，按单位时间进行优化，得到发电机组出口电功率、生物质直燃炉产热功率的最优值。
[0014]在一些示例中，利用遗传算法求解所述电气联供优化配置模型时，采用自适应算法调整交叉概率因子及变异概率因子。
[0015]在一些示例中，采用轮盘赌方法计算选择概率因子。
[0016]根据本专利技术的第3方面，公开了一种用于所述电热气肥耦合生物质电厂电气联供系统的配置装置，该装置包括：
[0017]输入单元，用于获取电热气肥耦合生物质电厂的电气联供优化配置模型及其模型参数，该模型为：
[0018][0019]式中，W为综合指标，W
1t
为电气联供系统的能源利用率，W
2t
为电气联供系统的收益率，W
3t
为电气联供系统的二氧化碳减排率；ω1、ω2和ω3分别为能源利用率W
1t
、收益率W
2t
、二氧化碳减排率W
3t
的权重系数；t为配置周期的单位时间；
[0020]计算单元，以发电机组出口电功率以及生物质直燃炉产热功率作为优化变量，利用遗传算法求解所述电气联供优化配置模型；
[0021]输出单元，用于输出求解得到的发电机组出口电功率以及生物质直燃炉产热功率的最优值。
[0022]此外，还公开了一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述程序被所述处理器执行时实现所述的配置方法。
[0023]此外，还公开一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现所述的配置方法。
[0024]与现有技术相比，本专利技术能够产生如下的有益效果：
[0025]本专利技术考虑利用秸秆燃烧发电的余热为生物质天然气的厌氧发酵提供恒温的生产条件，在能量梯级利用的过程中，合理设计生物质电厂电气联供系统。同时，针对电热气肥耦合生物质电厂电气联供系统进行优化配置，从节能性、经济性、环保性等多个维度提高生物质电厂综合能源系统的运行效益，实现了生物质电厂的安全高效运行。
[0026]通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0027]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0028]在附图中：
[0029]图1为根据本专利技术实施例的电热气肥耦合生物质电厂电气联供系统结构示意图；
[0030]图2为根据本专利技术实施例的电热气肥耦合生物质电厂电气联供配置方法流程示意图；
[0031]图3为利用遗传算法求解配置模型流程示意图；
[0032]图4为根据本专利技术实施例的求解配置模型流程示意图；
[0033]图5为根据本专利技术实施例的配置装置结构示意图；
[0034]图6为根据本专利技术实施例的电子设备结构示意图；
[0035]图7为采用本专利技术进行冬季电气联供系统发电机组出力优化结果；
[0036]图8为采用本专利技术进行冬季电气联供系统生物质直燃炉产热功率优化结果；
[0037]图9为冬季电气联供系统生物质天然气售气量情况示意图；
[0038]图10为为采用本专利技术进行电气联供多季节典型日一次能源利用率优化结果
[0039]图11为采用本专利技术进行电气联供多季节典型日运行效益成本比率优化结果；
[0040]图12为采用本专利技术进行电气联供多季节典型日二氧化碳减排率优化结果。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电热气肥耦合生物质电厂电气联供系统，包括秸秆供应单元、生物质发电设备及沼气池，其特征在于，所述秸秆供应单元将第一数量的秸秆输送给生物质发电设备，将第二数量的秸秆输送至沼气池；生物质发电设备包括生物质直燃炉、发电机组、缸套水换热器以及烟气换热器；生物质直燃炉焚烧所述第一数量的秸秆产生生物质气热量，该生物质气热量的第一部分供给发电机组产生电能，并入配电网；发电机组向缸套水换热器提供高温热水热量，以及向烟气换热器提供高温烟气热量，烟气换热器对缸套水换热器的余热以及所述高温烟气热量进行回收，输出回收热量，该回收热量与所述生物质气热量的第二部分叠加，用于沼气池催化生物质厌氧发酵，产生生物质天然气及有机肥原料。2.一种用于权利要求1所述的电热气肥耦合生物质电厂电气联供系统的配置方法，其特征在于，该方法包括：构建电热气肥耦合生物质电厂的电气联供优化配置模型，该模型为：式中，W为综合优化指标，W
1t
为电气联供系统的能源利用率，W
2t
为电气联供系统的收益率，W
3t
为电气联供系统的二氧化碳减排率；ω1、ω2和ω3分别为能源利用率W
1t
、收益率W
2t
、二氧化碳减排率W
3t
的权重系数；t为配置周期的单位时间；利用遗传算法求解所述电气联供优化配置模型，得出生物质发电设备的最优功率值。3.根据权利要求2所述的配置方法，其特征在于，生物质发电设备的功率值包括发电机组出口电功率以及生物质直燃炉产热功率。4.根据权利要求2或3所述的配置方法，其特征在于，为生物质发电设备的功率值设置约束条件，包括功率平衡约束及机组运行约束。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：佟敏，党乐，孙睿，赵鹏翔，李振，刘玥昊，井天军，郭建斌，
申请(专利权)人：国网综合能源服务集团有限公司中国农业大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：