基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统及其调度策略优化模型技术方案

本发明专利技术公开了一种基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统及其调度策略优化模型，该系统利用四种可再生的一次能源经过能源转换、能源输送、能源存储满足一定规模的用户对电负荷（17）、热负荷（15）、冷负荷（14）、气负荷（13）的需求；风能（1）、沼气生物质能（2）、太阳能（3）、气化生物质能（4）、直燃生物质能（5）、地热能（6）通过能源转换设备转变为二次能源送入相应的电母线（21）、热母线（16）、冷母线（10）、气母线（9）并供给用户和能源存储设备。调度策略优化模型的目标函数要求系统年总费用最小。本发明专利技术的系统利用当地可再生能源，供能稳定，减少碳排放，避免对大电网的冲击，具有较好的经济性。经济性。经济性。

【技术实现步骤摘要】
基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统及其调度策略优化模型


[0001]本专利技术涉及可再生能源利用
，具体地说是一种基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统及其调度策略优化模型。

技术介绍

[0002]国家发改委、能源局印发《推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》，明确了加快推进多能互补集成优化示范工程建设的目标。国内外应用相关理论和技术成果，已建成多样性示范工程，包括多能互补、分布式能源、微电网以及冷热电气联供等，相关工作既有区别，也可相互借鉴。《2030年前碳达峰行动方案》中要求严控跨区外送可再生能源电力配套煤电规模，新建通道可再生能源电量比例原则上不低于50％。
[0003]现有多能互补耦合供能系统多是依靠化石能源保证供能稳定性，可再生能源电量在系统中占比较低，且容易造成CO2的过量排放。而生物质能可连续可控地输出冷热和电，形成基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统有望实现100％可再生化。
[0004]建立基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统是“双碳”目标下补齐我国能源系统短本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统，其特征在于：该系统利用生物质能、风能(1)、太阳能(3)、地热能(6)四种可再生的一次能源，经过能源转换、能源输送、能源存储满足一定规模的用户对电负荷(17)、热负荷(15)、冷负荷(14)、气负荷(13)的需求；其中，风能(1)通过风力发电机组(25)将当地部分风资源转变为电能后接入电母线(21)；沼气生物质能(2)的部分通过沼气发电机组(24)转变为电能后进入电母线(21)、其余部分送入气母线(9)；太阳能(3)通过光伏发电机组(23)将当地部分太阳能资源转变为电能后接入电母线(21)；气化生物质能(4)的部分通过热电联产单元(22)转变为电能后进入电母线(21)且热电联产单元(22)按照相应的热电比产生一定的热量并以水为工质进入热母线(16)、其余部分送入气母线(9)；直燃生物质能(5)利用生物质直燃锅炉(7)以直燃供热的方式得到热量并以水为工质进入热母线(16)；地热能(6)在冬季通过地源热泵(8)以热泵的方式转变为热量并以水为工质将热量送入热母线(16)、在夏季通过地源热泵(8)以热泵的方式将室内热量引入地下且产生的冷量以水为工质进入冷母线(10)；电母线(21)与储电单元(20)、就地消纳接口(19)和电负荷(17)相连接；热母线(16)与储热单元(18)和热负荷(15)相连接；冷母线(10)与储冷单元(30)和冷负荷(14)相连接；气母线(9)与储气单元(11)和气负荷(13)相连接。2.根据权利要求1所述的基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统，其特征在于：所述的沼气生物质能(2)利用发酵罐(28)以厌氧/好氧的发酵方式得到生物质粗燃气、再经沼气生物质净化单元(26)得到洁净的生物质燃气，通过沼气发电机组(24)将部分洁净的生物质燃气转变为电能后进入电母线(21)、再将其余部分洁净的生物质燃气送入气母线(9)。3.根据权利要求1所述的基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统，其特征在于：所述的气化生物质能(4)利用生物质气化炉(29)以气化的方式得到生物质粗燃气、再经气化生物质净化单元(27)得到洁净的生物质燃气，通过热电联产单元(22)将部分洁净的生物质燃气转变为电能后进入电母线(21)且热电联产单元(22)按照相应的热电比产生一定的热量并以水为工质进入热母线(16)、再将其余部分洁净的生物质燃气送入气母线(9)。4.根据权利要求1所述的基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统，其特征在于：所述的热母线(16)与吸收式制冷单元(12)相连接，吸收式制冷单元(12)利用热母线的热量产生冷量并将其传输给冷母线(10)。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统的调度策略优化模型，其特征在于：所述调度策略优化模型的目标函数要求系统的年投资费用、年运行费用、年维护费用和年碳税额之和最小，该调度策略优化模型的目标函数为：式(1)中，TAC为系统年总费用，元；IC
i
为第i个单元的年投资费用，元；MC
i,m,h
为第i个单元在第m个月第h小时的维护费用，元；OC
i,m,h
为第i个单元在第m个月第h小时的运行费用，元；CE
i,m,h
为第i个单元在第m个月第h小时因碳排放所缴纳的碳税，元；i为单元种类，i包括风力发电单元、生物质沼气发电单元、光伏发电单元、生物质气化热电联产单元、生物质直燃供热单元、地源热泵单元、储电单元(20)、储热单元(18)、吸收式制冷单元(12)、储冷单元
(30)和储气单元(11)。6.根据权利要求5所述的基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统的调度策略优化模型，其特征在于：第i个单元的年投资费用IC
i
由第i个单元的额定容量乘以第i个单元的千瓦造价之和经过年化处理后得到，如公式(2)所示：式(2)中，IC
i
为第i个单元的年投资费用；g为资金投资年利率；y为设备使用年限；RC
i
为第i个单元的容量配置，kW；UP
i
为第i个单元投资费用的千瓦造价，元/kW。7.根据权利要求5所述的基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统的调度策略优化模型，其特征在于：第i个单元的年运行费用OC
i
由第i个单元参与系统能源调度时出力过程中消耗的原料和原料的价格决定，如公式(3)所示：式(3)中，OC
i
表示第i个单元的年运行费用；EO
BCHP,m,h
为电力调度时生物质气化热电联产单元在第m个月第h小时输出的电量，kW；为生物质气化热电联产单元的电转换效率；CV
BRM
为生物质原料的热值，kJ/kg；P
BRM，m
为生物质原料的单价，元/kg；EO
BPG,m,h
为电力调度时生物质沼气发电单元在第m个月第h小时输出的电量，kW；为生物质沼气发电单元的电转换效率；CV
KW
为餐厨垃圾的热值，kJ/kg；P
KW,m
为餐厨垃圾收运及处理补贴价，元/kg；HO
BDCH,m,h
为热量调度时生物质直燃供热单元在第m个月第h小时输出的热量，kW；为生物质直燃供热单元的热转换效率；CV
BRM
为生物质原料的热值，kJ/kg；。8.根据权利要求5所述的基于生物质能的全可再生能源多能互补耦合供能系统的调度策略优化模型，其特征在于：第i个单元的年维护费用MC
i
由第i个单元参与系统能源调度时出力大小和单位维护费用决定，如公式(4)所示：式(4)中，MC
i
为第i个单元的年维护费用；EO
i,m,h
为电量调度时第i个单元在第m个月第h小时输出的电量，kW；HO
i,m,h
为热量调度时第i个单元在第m个月第h小时输出的热量；CO
i,m,h
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海军，陈新，任洪波，黄文龙，古阳光，朱跃钊，杨谋存，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：