一种多站融合综合能源站碳流态势感知与低碳运行方法技术

本发明专利技术公开了一种多站融合综合能源站碳流态势感知与低碳运行方法，属于电力能源技术领域。首先，基于“最大化利用、最高效建设”原则和功能定位，确定综合能源站的主体结构、容量配置、布置形式及接线方式；然后绘制能流

【技术实现步骤摘要】
一种多站融合综合能源站碳流态势感知与低碳运行方法


[0001]本专利技术提供了一种多站融合综合能源站碳流态势感知与低碳运行方法，属于电力能源


技术介绍

[0002]在实现碳达峰、碳中和目标过程中，能源行业扮演着重要角色，承担着国家能源供应和消费低碳转型重任。发展低碳电力是实现电力行业减碳目标的必经之路。综合能源站作为国家战略性新兴产业，是综合能源服务的重要发展方向，也是电力行业探索达成双碳目标的积极尝试，2020年国家能源局将综合能源服务纳入国家能源规划，鼓励积极探索多站融合、多站合一的综合一体站建设。分析综合能源站运营过程中能源总消耗和温室气体排放可为分析影响综合能源站能源效率和减排关键因素提供支撑。
[0003]目前，碳流态势感知研究多为国家、城市和工业园区等宏观层面，缺乏对微观多站融合综合能源站的一次能源、变压器及各类终端设备的能量流与碳排放流监测研究，因而无法有效分析影响综合能源站能源效率和提取减排关键因素。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种多站融合综合能源站碳流态势感知与低碳运行方法，可以有效解决
技术介绍
中的关键难题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种多站融合综合能源站碳流态势感知与低碳运行方法，包括：
[0007]步骤一：基于“最大化利用、最高效建设”原则和综合能源站的功能定位，确定主体结构、各主体容量配置、布置形式及接线方式；
[0008]步骤二：收集综合能源站的实际运行数据及碳排放强度因子统计，计算得到每个时段能量类型、潮流方向、碳排放流向，绘制能流
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碳流图，以实时感知综合能源站内碳流态势；
[0009]步骤三：针对综合能源站各类设施的负荷容量及光伏发电特性，构建综合能源站日前调度运行优化模型，根据光伏出力预测和站内负荷功率预测来调节储能模块的充放电时间，以确保光伏模块输出在站内的最大消纳，实现综合能源站低碳运行。
[0010]作为更进一步的优选方案，步骤一中，根据综合能源站的功能定位，多站融合综合能源站可包括光伏模块、充电模块、储能模块、数据中心模块、5G模块、超级电容模块等。光伏模块主要采用屋顶光伏；新建站如采用金属屋面应采用BIPV一体化组件，与变电站本体工程同期建成；老站改造/其他情况建筑物为混凝土屋面时，可采用传统单晶硅光伏板，充分考虑检修运维需求。如站址周边光照条件极差，在进行光照分析专题论证后，可取消光伏模块。充电模块主要采用一体化充电桩，供系统内运维检修车辆充电使用。超级电容和储能模块结合电网规划、数据中心配置情况选择，明确建设规模并按实际情况设计接入系统。5G通信塔、数据中心应以服务商需求作为主要设计输入。不同功能类型的综合能源站按照上
述模块进行调整拼接、自由组合，所有配套综合能源设施均采用模块化布置形式，无需改变变电站布置形式及本体结构，可根据需求自由搭配。
[0011]典型综合能源站的主体结构包括110kV变电站本体模块、光伏模块、充电模块，配置储能模块、数据中心模块及5G基站模块。
[0012]作为更进一步的优选方案，步骤一中，综合能源站各主体容量配置、布置形式及接线方式为：基于110kV智能变电站模块化建设通用设计110
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A2
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6方案，变电站模块包括110kV/10
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35kV主变压器和箱式变压器，380V室内电站变压器；光伏组件采用设置在主楼屋顶和充电车位上的屋顶光伏阵列；站内负荷包括照明、暖通、空调负荷等；充电模块采用一体化直流块充，主要用于综合能源站内车辆巡检运行；储能模块采用预制箱式磷酸锂铁电池，可为数据中心和5G基站提供电力储备；5G模块选择一个45m的杆塔，设置在靠近墙壁的一侧；数据中心模块集成集装箱内IT设备仓库和空调室外机房，设置在围墙一侧。
[0013]作为更进一步的优选方案，步骤二中，定义碳流密度为单位有功功率流P与单位kgCO2/kWh的碳排放量；某一时刻综合能源站的碳流可以用碳流密度来表征，其计算公式为：
[0014][0015]其中F为某一设备或某一支路从0到T给定时间内的碳排放量，ρ为碳流密度。
[0016]基于碳流密度，绘制多站融合综合能源站实时能流
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碳流图，包括以下步骤：
[0017]1)数据收集；采集综合能源站的实际运行数据包括站内负荷数据、下游负荷数据、太阳辐照度及环境温度、电动汽车充电功率数据、储能模块充放电功率数据等；综合能源站的清洁能源发电占比；以及碳排放强度因子；
[0018]2)数据分析；对相应数据进行统计计算，得到每个时段能量类型、潮流方向、碳排放流向，以及综合能源站全天碳排放总量；
[0019]3)图形绘制；考虑能源类型、能源流或碳流的来源和目的地，包括一次能源、二次能源、直接使用一次能源和各种能源消费终端；以每个物体之间的连接线表示能量流或碳流数据的流向和大小；根据能耗终端的功率或碳排放量之比绘制连接线的宽度。
[0020]作为更进一步的优选方案，步骤三中，针对综合能源站各类设施的负荷容量及光伏发电特性，构建综合能源站日前调度优化运行模型，根据光伏出力预测和站内负荷功率预测来调节储能模块的充放电时间，以确保光伏模块输出在站内的最大消纳，实现综合能源站低碳运行。所构建优化运行模型为：
[0021]目标函数：
[0022][0023]约束条件：
[0024][0025][0026][0027][0028]其中，t为日前优化运行考虑的时间段，E
eload
(t)为站内负荷消耗的电功率，E
PV
(t)为光伏电站输出的电功率，E
batc
(t)为t时刻充入电池的电功率，E
batd
(t)为t时刻电池释放的电功率，E
bat
(t)为t时刻电池的剩余电量，E
bat
(t
‑
1)为t
‑
1时刻电池的剩余电量，η
batc
为电池的充电效率，η
batd
为电池的释放效率，A
PV
为光伏板的面积，η
PV
为光伏发电效率，I(t)为太阳辐照强度。
[0029]所建立模型以消纳综合能源站的光伏出力为目标，当光伏输出大于5G、数据中心等站内负载时，储能模块将开始充电；否则，储能模块停止充电。在日前优化运行计划，将在满足储能模块和光伏木块自身约束的条件下，根据光伏出力预测和站内负荷功率预测来调节储能模块的充放电时间，实现综合能源站低碳运行。
[0030]有益效果
[0031]综合能源站作为国家战略性新兴产业范畴，属于综合能源服务的应用场景，也是综合能源服务的重要发展方向。开展综合能源站碳流态势感知与地毯运行研究对推进能源低碳发展、清洁能源消纳，探索合理减排途径有着重要的指导意义。本专利技术提供了一种多站融合综合能源站碳流态势感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多站融合综合能源站碳流态势感知与低碳运行方法，其特征在于：包括：步骤一：基于“最大化利用、最高效建设”原则和综合能源站的功能定位，确定其主体结构、各主体容量配置、布置形式及接线方式；步骤二：收集综合能源站的实际运行数据及碳排放强度因子统计，计算得到每个时段能量类型、潮流方向、碳排放流向，绘制能流
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碳流图，以实时感知综合能源站内碳流态势；步骤三：针对综合能源站各类设施的负荷容量及光伏发电特性，构建综合能源站日前调度优化运行模型，根据光伏出力预测和站内负荷功率预测来调节储能模块的充放电时间，以确保光伏模块输出在站内的最大消纳，实现综合能源站低碳运行。2.根据权利要求1所述的一种多站融合综合能源站碳流态势感知与低碳运行方法，其特征在于：所述步骤一中，典型综合能源站的主体结构包括110kV变电站本体模块、光伏模块、充电模块，配置储能模块、数据中心模块及5G基站模块。3.根据权利要求1所述的一种多站融合综合能源站碳流态势感知与低碳运行方法，其特征在于：所述步骤一中，综合能源站各主体容量配置、布置形式及接线方式为：基于110kV智能变电站模块化建设通用设计110
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6方案，变电站模块包括110kV/10
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35kV主变压器和箱式变压器，380V室内电站变压器；光伏组件采用设置在主楼屋顶和充电车位上的屋顶光伏阵列；站内负荷包括照明、暖通、空调负荷等；充电模块采用一体化直流块充，主要用于综合能源站内车辆巡检运行；储能模块采用预制箱式磷酸锂铁电池，可为数据中心和5G基站提供电力储备；5G模块选择一个45m的杆塔，设置在靠近墙壁的一侧；数据中心模块集成集装箱内IT设备仓库和空调室外机房，设置在围墙一侧。4.根据权利要求1或3所述的一种多站融合综合能源站碳流态势感知与低碳运行方法，其特征在于：步骤二中，定义碳流密度为单位有功功率流P与单位kgCO2/kWh的碳排放量；某一时刻综合能源站的碳流可以用碳流密度来表征；基...

【专利技术属性】
技术研发人员：李妍，汪德成，张群，潘学萍，孙晓荣，许一，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：