恭喜重庆大学张海龙获国家专利权
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龙图腾网恭喜重庆大学申请的专利一种基于多能互补的农牧园区零碳区生产时序规划方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117952363B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410120211.2,技术领域涉及:G06Q10/0631;该发明授权一种基于多能互补的农牧园区零碳区生产时序规划方法是由张海龙;方斯顿;吕梅琳;罗颖冰设计研发完成,并于2024-01-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于多能互补的农牧园区零碳区生产时序规划方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于多能互补的农牧园区零碳区生产时序规划方法,包括:建立用于计算能耗和碳排放量的能流‑碳流分析模型;结合农牧园区的生物质绿电和光伏绿电特性确定零碳最优改造方案;在零碳运行的条件下,以农牧园区的能效、碳排放和用电量为目标建立农牧零碳区生产时序的目标优化模型;求解得到最优生产时序规划,并配置农牧园区生物质绿电和光伏绿电的发电时序以及农牧园区各设备的用电时序。本发明能够通过定量分析农牧园区能源的能耗和碳排放量来确定零碳最优改造方案,同时合理配置农牧园区生物质绿电和光伏绿电的发电时序以及农牧园区各设备的用电时序,从而提高农牧园区的能源资源利用效率和经济效益。
本发明授权一种基于多能互补的农牧园区零碳区生产时序规划方法在权利要求书中公布了:1.一种基于多能互补的农牧园区零碳区生产时序规划方法,其特征在于,包括:S1:对农牧园区的生物衍生链碳流-能流特性进行分析,建立用于计算能耗和碳排放量的能流-碳流分析模型;S2:基于能源-碳流分析模型结合农牧园区的生物质绿电和光伏绿电特性确定零碳最优改造方案;通过如下步骤确定零碳最优改造方案:S201:获取农牧园区已有的规划方案;S202:在各个规划方案下,利用农牧园区能流-碳流分析模型并考虑生物质废弃物绿电和光伏绿电特性,计算对应的能耗及碳排放量;S203:对各个规划方案下的能耗及碳排放量进行对比分析,进而基于全园区碳流轨迹和对比结果选取最优的规划方案作为零碳最优改造方案;S3:基于零碳最优改造方案实现农牧园区的零碳运行;S4:在零碳运行的条件下,以农牧园区的能效、碳排放和用电量为目标建立农牧零碳区生产时序的目标优化模型;通过如下步骤建立农牧零碳区生产时序的目标优化模型:S401:对农牧园区的综合能源系统进行建模,分析综合能源系统不同时序、不同运行工况下的负荷变化特性,建立负荷工作状态点动态优化方案;步骤S401中,对综合能源系统中的农业柔性负荷建模如下:1可转移负荷模型用[t1,t2]表示转移前,包括: 式中:Ctl表示可转移负荷的调度成本;Cc表示单位功率转移的调度成本;Pτ表示τ时段内转移的负荷功率;ατ表示0-1变量,0表示不响应,1表示响应;用[ttl-1,ttl+]表示转移后,包括: 式中:Pτmin表示可转移负荷的最小功率;Pτmax表示可转移负荷的最大功率;表示设备最小运行时间;2可削减负荷模型包括: 式中:Crl,1表示单位功率削减负荷的调度成本;βτ表示其是否响应削减;表示负荷削减前的功率;表示负荷削减后的功率;Nmax表示调度周期内最大的削减次数;Prl,min表示接收器负载功率的下限;Prl,max表示接收器负载功率的上限;τmin表示可削减时间的下限;τmax表示可削减时间的上限;对综合能源系统中的能源设备建模如下:1热解气化设备模型包括: 式中:表示热解气化炉在t时段生物质的消耗量;QS1表示生物质的低位热值;VtPG表示热解气化炉在t时段的产气量;ηs表示热解气化炉的气化效率;Q1表示生物质气的低位热值;表示t时段生物质炭的产量;χPG表示生物质热解气化后生物质炭的产率;分别表示秸秆年收购量和热解气化炉秸秆年消耗量;2高温厌氧发酵制沼 式中:TtB表示t时段沼气池的温度;表示t时段向沼气池的供热量;KB、cB、ρB、vB、SB分别表示接触面的传热系数、沼液的比热容和密度、沼气池的体积和表面积;表示沼气日产量;VtB表示t时段沼气的供气量;ai表示第i种粪污单位质量的制沼量;mi、Xi分别表示第i种粪污投入沼气池的质量及其转换后固体剩余率;表示沼渣的质量;S402:利用低碳节能技术中的锂电储能技术及余热利用技术增加农牧园区沼气发电机组的负荷属性;S403:以计算综合能源系统经济性、用电量和碳排放的最优容量配值为目标,构建农牧零碳区生产时序的目标优化模型;步骤S403中,通过如下公式表示农牧零碳区生产时序的目标优化模型:F=minATC,EER,CEV;式中:F表示最优生产时序规划;ATC表示经济性目标;EER表示用电量目标;CEV表示碳排放量目标;1通过如下公式表示经济性目标:ATC=COM+Cload+Cgrid+Css;式中:ATC表示综合能源系统的总成本,即经济性目标;Cgrid表示购电成本;COM表示综合能源系统的运营和维护成本;Cload表示负荷调节成本;Css表示启停成本; 式中:COM,j表示设备j的运行和维护成本;COm,u,j是单个设备j的运行和维护成本; 式中:ab,t表示t时刻购电价格; 式中:ax,ss表示机组x的单次启停成本;bx,t为0-1变量,表示t时刻机组x的工作状态,值为0表示停运状态,反正表示开启状态;2通过如下公式表示用电量目标:EER=Eload+EIES;式中:EER表示用电量目标;Eload表示负荷的电力消耗量;EIES表示综合能源系统中各设备的电力消耗量;3通过如下公式表示碳排放量目标: 式中:CEV表示农牧区的总碳排放,即碳排放目标;ωk,j表示来自排放源k的污染物j的排放系数;ζEC-P表示污染物排放惩罚费用;δE,j表示污染物j的单位成本;Pkt表示t时刻的排放源k的功率;农牧零碳区生产时序目标优化模型的约束函数如下:1资源约束: 式中:分别表示综合能源系统沼气和电能最大供给量;2用能约束: 式中:分别表示综合能源系统的电、气能源需求;3设备出力约束: 式中:分别为设备X出力的上下限;分别表示设备X出力爬坡速率的上下限;4农业约束: 式中:分别表示养殖场设定温度的上下限;分别表示养殖场内温度变化的上下限;5光伏出力约束 式中:PtPV表示t时段光伏出力;PtPV.pre表示光伏t时段预测出力;表示光伏的最大出力;表示最大弃光量;S5:求解农牧园区的目标优化模型得到最优生产时序规划,并根据最优生产时序规划配置农牧园区生物质绿电和光伏绿电的发电时序以及农牧园区各设备的用电时序。
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