[发明专利]一种电转气掺混煤层气的矿山综合能源系统优化调度方法及系统

说明书

本发明公开了一种电转气掺混煤层气的矿山综合能源系统优化调度方法及系统，该方法包括：将电转气消纳弃风弃光所转化的高浓度瓦斯与含低浓度瓦斯的煤层气进行掺混，同时利用矿井闲置地下空间改造为地下储气库协同电转气进行瓦斯掺混，形成电转气‑煤层气‑地下储气库相互耦合的不同浓度瓦斯掺混利用模式；根据矿山综合能源系统参数和不同浓度瓦斯掺混利用模式，建立电转气掺混煤层气的矿山综合能源系统优化调度模型；通过建立的矿山综合能源系统优化调度模型，调用求解器进行求解。本发明建立了考虑电转气掺混煤层气、电转气与地下储气库协同的矿山综合能源系统优化调度模型，综合考虑多种运行约束，优化协调多种能源转化装置的运行。

技术领域

本发明属于综合能源系统优化运行技术，尤其涉及一种电转气掺混煤层气的矿山综合能源系统优化调度方法及系统。

背景技术

煤炭作为我国的主体能源，其高耗能、高污染特性，如何提高煤矿能源利用效率、减少煤矿用能过程中环境污染、实现煤矿低碳供能是双碳目标下社会共同关注的问题。矿山综合能源系统通过整合煤矿多时空分布资源，对煤矿源端能源生产与荷端能源消费进行精准匹配，实现煤矿多种异质能源子系统之间的协调规划、优化运行和互补互济；在满足煤矿多元化用能需求的同时，提高煤矿整体能源利用效率、经济以及环境效益，是实现煤矿低碳供能的重要发展方向。

煤矿开采过程会产生煤层气、乏风、涌水等煤炭伴生资源，煤炭伴生资源的回收利用近年来得到广泛关注。煤矿中煤炭伴生资源丰富，其中蕴着大量化学能与热能，可经蓄热氧化装置、空气源热泵、水源热泵等高效的能量转化装置转化为供生产和生活使用的电、热等能源。然而，不同煤矿中煤层气瓦斯量不同，难以行成统一的资源利用模式。同时，我国煤炭资源大多分布在华北、西北地区，这些区域内又分布着大量可再生能源，由于煤矿生产和内生资源的特殊性，使得传统的新能源消纳方法难以在煤矿能源系统有效利用。因此，在矿山综合能源系统优化调度过程中需充分考虑煤矿伴生资源差异化回收方式及风光消纳需求。目前，煤矿综合能源系统大多对煤层气进行单独回收，未见考虑其与电转气产出的高浓度瓦斯进行掺混，同时也未见利用地下储气库与电转气进行协同运行的结构。

因此，急需一种电转气掺混煤层气的矿山综合能源系统优化调度方法，用以解决优化调度中不同浓度瓦斯掺混、地下储气库与电转气协同运行问题，提高矿山综合能源系统运行经济性、伴生资源利用效率以及风光消纳水平。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种电转气掺混煤层气的矿山综合能源系统优化调度方法及系统。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种电转气掺混煤层气的矿山综合能源系统优化调度方法，该方法包括：

将电转气消纳弃风弃光所转化的高浓度瓦斯与含低浓度瓦斯的煤层气进行掺混，同时利用矿井闲置地下空间改造为地下储气库协同电转气进行瓦斯掺混，形成电转气-煤层气-地下储气库相互耦合的不同浓度瓦斯掺混利用模式；

根据矿山综合能源系统组成、参数和不同浓度瓦斯掺混利用模式，建立电转气掺混煤层气的矿山综合能源系统优化调度模型；

通过建立的矿山综合能源系统优化调度模型，调用求解器进行求解；所述求解结果包括系统总运行成本、弃风弃光率、电转气及地下储气库运行情况、系统功率平衡情况、掺混前后瓦斯浓度及流量变化情况。

在一种实施方式中，所述电转气-煤层气-地下储气库相互耦合的不同浓度瓦斯掺混利用模式表示为：