一种基于碳捕捉以及P2G的智慧电厂负荷调度方法技术

本发明专利技术提供一种基于碳捕捉以及P2G的智慧电厂负荷调度方法，属于智慧能源技术领域，具体包括：基于负荷影响因素构建负荷预测结果并得到负荷调节目标；当负荷调节目标小于第一稳定阈值时将机组最小出力目标设置为第二稳定阈值；当负荷调节目标小于第二稳定阈值时则将机组最小出力目标设置为第一经济阈值，第一经济阈值大于第二稳定阈值；以机组最小出力目标以及电功率平衡为约束条件，考虑碳捕捉收益、电制氢收益、负荷波动对设备的影响折算产生的经济损耗，以经济收益最高为目标函数，对火电机组、电制氢系统、电制气系统、氢制电系统进行调节，从而使得此时的经济效益最大。从而使得此时的经济效益最大。从而使得此时的经济效益最大。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳捕捉以及P2G的智慧电厂负荷调度方法


[0001]本专利技术属于智慧能源
，尤其涉及一种基于碳捕捉以及P2G的智慧电厂负荷调度方法。

技术介绍

[0002]据统计，以煤炭等化石能源消耗为主的火力发电机组每年的碳排放量多达全国的38.76％，故具有巨大的节能减排空间。通过采用电转气(Power to Gas，P2G)实现高碳火电厂向低碳化转变能有效降低CO2排放，实现将碳转化为甲烷，从而可以转化为天然气，具有重要现实意义。此外，碳捕集与封存技术(CCS)为解决P2G碳原料成本问题提供了有效途径，促进弃风消纳水平提高的同时进一步提升系统运行经济性。
[0003]为了实现对基于碳捕捉以及P2G的火电厂的优化调度，在硕士论文《基于碳捕集与需求响应的电
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气综合能源系统低碳经济调度》中作者李梦涵通过构建了二阶段考虑需求响应与综合灵活碳捕集电厂源荷协调减排的IEGS低碳经济调度模型。算例证明了通过源侧综合灵活碳捕集电厂耦合电转气设备运行可实现能量时移，同时荷侧引入需求响应达到源荷共同削峰填谷的目的，为IEGS低碳经济运行提供积极影响，但是却存在一下技术问题：
[0004]1、没有考虑火电厂的锅炉的最小稳定出力约束。当锅炉的出力达到一定极限值时，此时已经没有办法维持稳定的出力，从而有可能会导致最终的燃烧状态不够稳定，从而使得最终的稳定运行状态崩溃。
[0005]2、同时也没有在不同的燃烧阶段，设置不同的最小出力调节目标，在投油助燃阶段，此时的锅炉的燃烧经济性和稳定性都比较差，若不分阶段进行最小出力调节目标的设置，会使得最终的燃烧稳定性和安全性都比较低。
[0006]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种基于碳捕捉以及P2G的智慧电厂负荷调度方法。

技术实现思路

[0007]为实现本专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于碳捕捉以及P2G的智慧电厂负荷调度方法。
[0009]一种基于碳捕捉以及P2G的智慧电厂负荷调度方法，其特征在于，具体包括：
[0010]S1基于负荷影响因素构建负荷预测结果，并基于所述负荷预测结果得到负荷调节目标；
[0011]S2判断所述负荷调节目标是否小于第一稳定阈值，若是则将机组最小出力目标设置为第二稳定阈值，所述第二稳定阈值大于第一稳定阈值，其中所述第一稳定阈值为在投油助燃阶段，锅炉的最低稳定出力,第二稳定阈值为无须投油助燃时，锅炉最低稳燃负荷；
[0012]S3判断所述负荷调节目标是否小于第二稳定阈值，若是，则将所述机组最小出力目标设置为第一经济阈值，所述第一经济阈值大于第二稳定阈值；
[0013]S4以所述机组最小出力目标以及电功率平衡为约束条件，考虑碳捕捉收益、电制氢收益、负荷波动对设备的影响折算产生的经济损耗，以经济收益最高为目标函数，对火电机组、电制氢系统、电制气系统、氢制电系统进行调节。
[0014]通过第一稳定阈值、第二稳定阈值、第一经济阈值的设置，从而使得机组运行的稳定性、可靠性、经济性得到进一步的提升，保证了机组的负荷调控目标极具有经济性，也能够使得机组的运行更加可靠。
[0015]通过将负荷波动对设备的影响折算产生的经济损耗，从而不仅仅考虑单一的负荷的波动产生的收益，更把负荷波动导致的设备的损耗考虑其中，从而使得负荷调节目标变得更加全面，也避免了剧烈的负荷波动对设备的影响。
[0016]进一步的技术方案在于，所述负荷影响因素至少包括风速、温度、湿度。
[0017]进一步的技术方案在于，负荷预测结果构建的具体步骤为：
[0018]S21基于所述负荷预测影响因素，构建负荷预测的输入集；
[0019]S22将所述负荷的输入集送入到基于神经网络算法的预测模型之中，得到预测结果；
[0020]S23基于所述预测结果构建负荷预测结果。
[0021]进一步的技术方案在于，第一经济阈值根据所述锅炉的负荷效率曲线、负荷波动对设备的影响确定，具体的根据锅炉的第二稳定阈值所处的负荷效率曲线的位置、负荷波动对设备的影响确定，其具体的计算公式为：
[0022]P1＝
Δ
P+P
[0023]其中
Δ
P为增加的负荷，P为第二稳定阈值，且
Δ
P满足下列条件：
[0024]0＜
Δ
P≤P
limit
[0025]σP2P1‑
(B+K1(B+K
2Δ
P)
ΔP
)
Δ
P＞0
[0026]其中P
limit
为
Δ
P的最大值，具体的根据所述锅炉的类型确定，取值范围在2％P3与5％P3之间，P3为锅炉的最大负荷，P2为锅炉在P1负荷条件下相对于P负荷条件下单位负荷减少的煤耗量，σ为煤耗的单价，B为负荷波动时单位负荷对设备的影响折算产生的经济损耗，具体的通过专家打分的方式确定，P1为第一经济阈值，K1、K2为常数。
[0027]通过基于锅炉的负荷效率曲线、负荷波动对设备的影响进行第一经济阈值的设定，从而使得负荷调节目标能够不仅保持在较好的稳定运行的目标值以上，而且具有较好的经济性，同时对设备的损耗也降低到较小水平。
[0028]进一步的技术方案在于，所述碳捕捉收益的计算公式为：
[0029][0030]其中
Δ
C为碳捕捉量，σ1为单位碳捕捉量的经济收益，σ2为单位碳捕捉量的环境收益折算得到的经济收益，具体的根据当地的碳排放政策，采用专家打分的方式确定，K3为常数,C为碳捕捉收益。
[0031]通过动态碳捕捉收益函数的构建，不仅考虑到碳捕捉带来的经济收益，同时也考虑到碳捕捉产生的环境收益，同时为了更加客观的反应碳捕捉的环境收益，碳捕捉量越大，其单位的环境收益就越大，通过补充项的设置，从而使得最终的碳捕捉收益的计算结果能够促使更多的二氧化碳被捕捉，具有较好的环境收益。
[0032]进一步的技术方案在于，所述电制氢收益的计算公式为：
[0033][0034]其中σ3为单位制氢量的经济收益，
Δ
H为制氢量，σ4为单位制氢量下平衡机组负荷产生的经济收益，K5、K4为常数。
[0035]通过动态电制氢收益的计算公式的设置，不仅仅单一考虑单位制氢量的经济收益，同时考虑由于制氢量增多情况下对机组负荷平衡产生的敬意收益，从而促进了电制氢的量的增加，也提升了机组负荷的平衡性，减少了机组的波动性。
[0036]进一步的技术方案在于，当所述负荷调节目标大于锅炉经济负荷时，则基于所述氢制电系统的功率以及锅炉经济负荷下的锅炉功率，确定所述调节目标。
[0037]进一步的技术方案在于，还包括供热系统，此时的负荷调节的具体调节步骤为：
[0038]S31基于火电机组的燃料成本、折旧成本，构建运行成本函数，得到所述火电机组的运行成本；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳捕捉以及P2G的智慧电厂负荷调度方法，其特征在于，具体包括：S1基于负荷影响因素构建负荷预测结果，并基于所述负荷预测结果得到负荷调节目标；S2判断所述负荷调节目标是否小于第一稳定阈值，若是则将机组最小出力目标设置为第二稳定阈值，所述第二稳定阈值大于第一稳定阈值，其中所述第一稳定阈值为在投油助燃阶段，锅炉的最低稳定出力,第二稳定阈值为无须投油助燃时，锅炉最低稳燃负荷；S3判断所述负荷调节目标是否小于第二稳定阈值，若是，则将所述机组最小出力目标设置为第一经济阈值，所述第一经济阈值大于第二稳定阈值；S4以所述机组最小出力目标以及电功率平衡为约束条件，考虑碳捕捉收益、电制氢收益、负荷波动对设备的影响折算产生的经济损耗，以经济收益最高为目标函数，对火电机组、电制氢系统、电制气系统、氢制电系统进行调节。2.如权利要求1所述的基于经济最优的锅炉燃烧控制方法，其特征在于，所述负荷影响因素至少包括风速、温度、湿度。3.如权利要求1所述的基于经济最优的锅炉燃烧控制方法，其特征在于，负荷预测结果构建的具体步骤为：S21基于所述负荷预测影响因素，构建负荷预测的输入集；S22将所述负荷的输入集送入到基于神经网络算法的预测模型之中，得到预测结果；S23基于所述预测结果构建负荷预测结果。4.如权利要求1所述的基于经济最优的锅炉燃烧控制方法，其特征在于，第一经济阈值根据所述锅炉的负荷效率曲线、负荷波动对设备的影响确定，具体的根据锅炉的第二稳定阈值所处的负荷效率曲线的位置、负荷波动对设备的影响确定，其具体的计算公式为：P1＝ΔP+P其中ΔP为增加的负荷，P为第二稳定阈值，且ΔP满足下列条件：0＜ΔP≤P
limit
σP2P1‑
(B+K1(B+K2ΔP)
ΔP
)ΔP＞0其中P
limit
为ΔP的最大值，具体的根据所述锅炉的类型确定，取值范围在2％P3与5％P3之间，P3为锅炉的最大负荷，P2为锅炉在P1负荷条件下相对于P负荷条件下单位负荷减少的煤耗量，σ为煤耗的单价，B为负荷波动时单位负荷对设备的影响折算产生的经济损耗，具体的通过专家打分的方式确定，P1为第一经济阈值，K1、K2为常数。5.如权利要求1所述的基于经济最优的锅炉燃烧控制方法，其特征在于，所述碳捕捉收益的计算公式为：其中ΔC为碳捕捉量，σ1为单位碳捕捉量的经济收益，σ2为单位碳捕捉量的环境收益折算得...

【专利技术属性】
技术研发人员：时伟，张坤锋，金鹤峰，谢金芳，
申请(专利权)人：浙江英集动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：