【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳排放，具体为基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统。
技术介绍
1、根据中国专利号为“cn112116131b”公开的一种计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法，包括：按照节点类型将综合能源系统划分为区域层、区块层、本地层三个层级，其中，本地层位于底层，区块层位于中间层，区域层位于顶层；建立综合能源系统各个层级的优化配置模型目标函数；建立综合能源系统各个层级的优化配置模型约束，包括能源网络潮流约束、能源耦合约束和碳排放约束；根据各个层级的优化配置模型目标函数和优化配置模型约束，基于遗传算法对综合能源系统进行优化，得到系统各个层级的优化配置结果。本专利技术能够实现综合能源系统中集中式能源供给和分布式能源供给的协同规划，满足综合能源系统灵活设计要求。
2、根据中国专利号为“cn114547894a”公开的一种面向区域综合能源系统的碳排放流计算方法及装置，其中，方法包括：分别对单输入-单输出转化设备和单输入-多输出转化设备的碳排放进行建模，建立能量转化设备的单时段稳态碳排放流模型，基于能量转化设备的单时段稳态碳排放流模型得到碳排放流的矩阵表达式，建立区域综合能源系统的单时段稳态碳排放流模型，并结合储能设备的多时段耦合的稳态碳排放流模型，建立区域综合能源系统的多时段碳排放流标准化模型，以求解多时段碳排放流标准化模型，得到区域综合能源系统的实际碳排放流。由此，解决了相关技术与能源系统的实际物理特性脱节，无法明晰碳排放在能源系统中的时空转移机理，对能源系统优化决策的指导性有限等问题。
3、上述专利文
4、问题一，在针对区域内部能源规划使用时，一般采用直接供给一定量的能源，针对用户端未进行分区，由于不同区域的耗能不同，供能时容易出现供能不足和供能过盈的现象，无法进行能源的合理分配，导致能源利用率低；
5、问题二，在针对碳排量处理时，一般进行采用对部分区域中的二氧化碳进行消耗，无法覆盖整个区域环境范围，导致碳排量增加，无法进行合理优化；
6、问题三，在针对能源供给时，一般采用单种渠道进行供给，导致渠道中断时无法及时应急补给，同时单一能源供给无法进行能源的合理分配，不利于实际使用。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，解决了以下问题：
2、1、用户侧能源分配适配性不足，导致能源浪费，产生利用率降低的问题；
3、2、碳排量处理时覆盖性不足的问题；
4、3、能源补给源头单一，无法应急和合理分配的问题。
5、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，所述系统结构由供能模组、耦合模组和用户模组组成，其中：
6、所述供能模组用于提供系统所在区域的能源供给，且供能模组包括太阳能发电机组、风能发电机组、光热电站、天然气、化石能源和储能装置，所述供能模组中设置供电优先级，按照优先级从高到低依次为太阳能和风能、光热电站、储能装置、化石能源；
7、所述耦合模组用于通过内部各个设备之间的连接，对系统供能模组中的各个能源耦合并传输，对用户模组所需的冷、热、电和气进行分类供给，所述耦合模组内部设有能源处理模组和能源分配模组，所述能源处理模组与供能模组连接，所述能源分配模组与能源处理模组和用户模组连接，所述能源分配模组分为电能分配模组和碳排分配模组；
8、所述用户模组用于对供能模组中的能量经耦合模组传输后进行消耗，且用户模组根据内部的工况划分为生活区、办公区和工业区，且生活区、办公区和工业区在能源上互相补给。
9、优选的，所述光热电站主要由集热系统、储热系统和发电系统组成，集热系统收集太阳光热并将热量传递给导热介质，导热介质再将水加热形成蒸气推动汽轮机发电，且光热电站内部设有储热装置，用于对每时段的热电工序平衡进行储热或放热，其中，
10、光热电站发电机的电力模型为：
11、①
12、光热电站储热装置的模型为：
13、②
14、上式中，和分别为 t时段光热电站的输出电功率和输入热功率，为热电转换效率，为储热装置在 t时刻的储热量,为储热装置的自损率,和分别为储热装置在 t时段的储热功率和放热功率，和分别为储热装置的储热效率和放热效率,为调度时段。
15、优选的，所述储能装置主要用于电能的存储，且储能装置根据系统的电功率平衡情况和电网电价进行充电或放电，其中，
16、③
17、上式中，为储热装置在 t时刻的储电量，为储电装置的自损率，和分别为储电装置在 t时段的充电功率和放电功率,和分别为储电装置的充电效率和放电效率。
18、优选的，所述耦合模组内部的能源处理模组由市电电源、燃气锅炉、余热锅炉、p2g设备、电制冷机组、吸收式制冷机组组成，且市电电源与化石能源接入，所述p2g设备与能源分配模组中的碳排分配模组和电能分配模组均连接，且p2g设备配合天然气进行用户模组的供气，电制冷机组和吸收式制冷机组进行用户模组的供冷，燃气锅炉和余热锅炉配合光热电站进行用户模组的供热，光热电站、太阳能发电机组、风能发电机组、化石能源和储能装置用于整个系统稳定供电。
19、优选的，所述p2g设备接电后用于将水电解成氧气和氢气，并接收碳排分配模组分配的二氧化碳进行反应生成甲烷，其中，p2g设备产生的天然气量计算表达式如下：
20、④
21、上式中，为p2g所产生的天然气量，为p2g过程中消耗的电量，设定消耗的电量为p2g设备在系统中接入的电总量，为p2g过程的转换效率，为天然气的低温热值。
22、优选的，所述电能分配模组用于对供电模组产生电量的存储并分配，且电能分配模组中电量的去向为用户模组、电制冷机组、p2g设备、燃气锅炉、余热锅炉和自身存储，所述碳排分配模组用于对系统中产生的二氧化碳的收集和分配，且收集的源头来自用户模组、燃气锅炉、余热锅炉和化石能源，分配的去向为p2g设备。
23、优选的，所述余热锅炉为吸收式制冷机组提供热源进行转化制冷，所述电制冷机组的制冷量与系统对其输入的电能成正比，电制冷机组进行冷负荷输出时，其数学模型为：
24、⑤
25、上式中：为电制冷机组 t 时刻的冷负荷输出量，为电制冷机组 t 时刻的电负荷输入量，为电制冷机组的电冷转换系数；
26、吸收式制冷机组通过将系统中的低品质热能进行回收利用，转换为可利用冷能，其数学模型为：
27、⑥
28、上式中：为吸收式制冷机组的冷输出功率，为吸收式制冷机组余热输入功率，为吸收式制冷机组的热能回收比率，为机组的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，其特征在于：所述系统结构由供能模组、耦合模组和用户模组组成，其中：
2.根据权利要求1所述的基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，其特征在于：所述光热电站主要由集热系统、储热系统和发电系统组成，集热系统收集太阳光热并将热量传递给导热介质，导热介质再将水加热形成蒸气推动汽轮机发电，且光热电站内部设有储热装置，用于对每时段的热电工序平衡进行储热或放热，其中，
3.根据权利要求1所述的基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，其特征在于：所述储能装置主要用于电能的存储，且储能装置根据系统的电功率平衡情况和电网电价进行充电或放电，其中，
4.根据权利要求1所述的基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，其特征在于：所述耦合模组内部的能源处理模组由市电电源、燃气锅炉、余热锅炉、P2G设备、电制冷机组、吸收式制冷机组组成，且市电电源与化石能源接入，所述P2G设备与能源分配模组中的碳排分配模组和电能分配模组均连接，且P2G设备配合天然气进行用户模组的供气，电制冷机组和吸收式制冷机组进行用户模组的供冷，燃气锅炉
5.根据权利要求4所述的基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，其特征在于：所述P2G设备接电后用于将水电解成氧气和氢气，并接收碳排分配模组分配的二氧化碳进行反应生成甲烷，其中，P2G设备产生的天然气量计算表达式如下：
6.根据权利要求1所述的基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，其特征在于：所述电能分配模组用于对供电模组产生电量的存储并分配，且电能分配模组中电量的去向为用户模组、电制冷机组、P2G设备、燃气锅炉、余热锅炉和自身存储，所述碳排分配模组用于对系统中产生的二氧化碳的收集和分配，且收集的源头来自用户模组、燃气锅炉、余热锅炉和化石能源，分配的去向为P2G设备。
7.根据权利要求6所述的基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，其特征在于：所述余热锅炉为吸收式制冷机组提供热源进行转化制冷，所述电制冷机组的制冷量与系统对其输入的电能成正比，电制冷机组进行冷负荷输出时，其数学模型为：
8.根据权利要求1所述的基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，其特征在于：所述用户模组中，针对电功耗，生活区和办公区均以消耗为主，且采用夜晚风能供电、白天光伏供电，供电不足时使用市电补充，工业区采用消耗和功能结合为主，并在生活区和办公区供电的基础上大量加入市电供电进行使用，针对热源、冷源和天然气的消耗，用户模组中办公区富余的热源供给至工业区进行使用。
...【技术特征摘要】
1.基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，其特征在于：所述系统结构由供能模组、耦合模组和用户模组组成，其中：
2.根据权利要求1所述的基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，其特征在于：所述光热电站主要由集热系统、储热系统和发电系统组成，集热系统收集太阳光热并将热量传递给导热介质，导热介质再将水加热形成蒸气推动汽轮机发电，且光热电站内部设有储热装置，用于对每时段的热电工序平衡进行储热或放热，其中，
3.根据权利要求1所述的基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，其特征在于：所述储能装置主要用于电能的存储，且储能装置根据系统的电功率平衡情况和电网电价进行充电或放电，其中，
4.根据权利要求1所述的基于区域综合能源耦合特性的碳排放优化系统，其特征在于：所述耦合模组内部的能源处理模组由市电电源、燃气锅炉、余热锅炉、p2g设备、电制冷机组、吸收式制冷机组组成，且市电电源与化石能源接入，所述p2g设备与能源分配模组中的碳排分配模组和电能分配模组均连接，且p2g设备配合天然气进行用户模组的供气，电制冷机组和吸收式制冷机组进行用户模组的供冷，燃气锅炉和余热锅炉配合光热电站进行用户模组的供热，光热电站、太阳能发电机组、风能发电机组、化石能源和储能装置用于整个系统稳定供电。
5.根据权利要求4所述的基于区域综...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐大海，赵德仁，于常乐，李文文，李政达，杨林，曲智慧，张祺，孙默涵，敬思阳，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司技能培训中心，
类型：发明
国别省市：
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