【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于能源規劃，尤其涉及一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法。
技術介紹
1、瓦斯發電作為我國能源結構調整的重要組成部分，其在減少溫室氣體排放、促進清潔能源發展方面發揮著關鍵作用。隨著可再生能源比例的提高，瓦斯發電憑借其靈活的調節能力，成為平衡電網負荷、保障電力供應穩定性的重要手段。同時，瓦斯發電也為煤礦瓦斯的有效利用提供了途徑，避免了瓦斯的直接排放對環境造成的污染。然而，如何在新能源快速發展的背景下，充分發揮瓦斯發電的調節作用，已成為能源領域關注的熱點問題。
2、傳統的瓦斯發電與風、光、水等可再生能源的配置方法主要依賴于各自獨立的優化策略，未能充分挖掘不同能源系統之間的協同潛力。在這些傳統方法中，能源系統的調度和規劃往往基于歷史經驗數據和靜態的統計模型，忽視了不同能源系統在時間和空間維度上的動態特性。這種方法在面對能源需求波動和資源供應不確定性時，表現出較大的局限性。特別是在瓦斯資源供應方面，由于瓦斯產量受煤礦開采進度、地質條件等多重因素影響，存在顯著的不確定性和波動性，而傳統配置方法往往無法及時、準確地響應這些變化。這導致在資源供應緊張或波動較大時，瓦斯發電系統難以發揮其應有的調節作用，進而影響整體能源系統的經濟性、可靠性和環境效益。
3、目前，傳統方法還存在對多能源系統之間的協同作用重視不足的問題。例如，風、光、水等可再生能源具有間歇性和波動性，而瓦斯發電則具備較強的調節能力，理論上可以通過合理配置實現能源系統的平衡與優化。然而，現有的方法大多將各類能源視為獨立單元進行優化，未
技術實現思路
1、專利技術目的：為了解決上述現有技術存在的問題本專利技術提供了一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法。
2、技術方案：本專利技術公開了一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法，具體包括如下步驟：
3、步驟1：基于煤礦配電系統及城市配電系統，構建煤礦-電網系統拓撲結構；
4、步驟2：根據步驟1建立的煤礦-電網系統拓撲，基于煤礦實際生產流程構建精細化瓦斯抽采模型
5、步驟3：基于精細化瓦斯抽采模型并結合瓦斯儲存可調特性構建瓦斯虛擬儲能模型及含可調瓦斯的瓦斯發電模型；
6、步驟4：基于瓦斯虛擬儲能模型及含可調瓦斯的瓦斯發電模型，以年總經濟成本最小為目標構建風光水瓦一體化資源優化配置模型，并構建配電網潮流約束、煤礦安全約束以及設備運行約束；
7、步驟5：對步驟4中的風光水瓦一體化資源優化配置模型進行求解，得到最優的風光水瓦資源配置方案。
8、進一步的，所述煤礦-電網系統拓撲結構包括：煤礦配電網、城市配電網、瓦斯抽采系統以及瓦斯發電系統；將煤礦配電網、城市配電網中的發電設備作為電源節點，電壓轉換設備作為變電站節點，負載作為負荷節點；各個節點之間采用支路連接；煤礦配電網、城市配電網、瓦斯抽采系統以及瓦斯發電系統的邏輯關系為，瓦斯抽采系統從煤礦配電網的瓦斯抽放站節點中將煤礦瓦斯抽出，抽出的瓦斯經過瓦斯發電系統轉化為電能，傳輸至城市配電網中的瓦斯發電節點。
9、進一步的，所述精細化瓦斯抽采模型的表達式如下所示：
10、
11、其中，t表示時間段，為瓦斯抽采總量，為巷道掘進過程中瓦斯抽采量，為回采過程中瓦斯抽采量，和的表達式如下所示：
12、
13、
14、其中，bt為在時刻t時巷道掘進任務變量，若有掘進任務，則bt＝1，否則bt＝0；e0為巷道掘進時每單位時間的瓦斯釋放量，分別為時刻t開采煤層、鄰近層、采空區的瓦斯抽采量，a1、a2、a3、b1、b3為瓦斯抽采相關系數，為第i個時間段采煤機的采煤量。
15、進一步的，所述瓦斯虛擬儲能模型的表達式如下所示：
16、
17、其中，t表示時間段，分別為瓦斯儲罐的進氣質量流量與出氣質量流量，cd為流量系數，分別為注入瓦斯儲罐前的瓦斯氣體體積分數、瓦斯儲罐內的瓦斯氣體體積分數、瓦斯儲罐釋放的瓦斯氣體體積分數，且其中為時刻t時經加壓泵房加壓前的瓦斯氣體體積分數，為時刻t時經加壓泵房加壓后的瓦斯氣體體積；分別為注入瓦斯儲罐前的瓦斯氣體壓強、瓦斯儲罐內的瓦斯氣體壓強、瓦斯儲罐釋放的瓦斯氣體壓強；且為時刻t時經加壓泵房加壓前的瓦斯氣體壓力，mmeth為瓦斯氣體的摩爾質量，rmeth為理想氣體常數；tmeth為瓦斯氣體的絕對溫度；為瓦斯儲罐中的瓦斯氣體的質量，δt為瓦斯儲罐的進氣與出氣之間的時間差；為瓦斯儲罐的荷氣狀態；瓦斯儲罐內的質量最大值，為時刻t時瓦斯儲罐釋放的瓦斯氣體體積；
18、所述含可調瓦斯的瓦斯發電模型表達式如下所示：
19、
20、其中，分別為調壓后的瓦斯氣體壓強、參與混合的空氣壓強、混合后的瓦斯氣體壓強、注入瓦斯發電機組的瓦斯氣體壓強；分別經調壓后的瓦斯氣體體積、混合后的氣體體積、參與混合的空氣體積；分別為t時刻調壓后的瓦斯氣體體積分數、混合后的瓦斯氣體體積分數、注入瓦斯發電機組的瓦斯氣體體積分數，tout、tin分別為混合后的瓦斯氣體經中冷器輸出后的氣體溫度、輸出前的氣體溫度；為瓦斯發電機組的發電功率；為瓦斯發電機組的發電效率；cmeth為瓦斯氣體的熱值，為注入瓦斯發電機組的瓦斯氣體體積。
21、進一步的，所述風光水瓦一體化資源優化配置模型的表達式為：
22、minctota＝cinve+coper+cabn+cpoll
23、其中，ctota、cinve、coper、caban、cpoll分別表示系統年總經濟成本、投資成本、運行成本、棄風棄光懲罰成本、環境治理成本；ctota、cinve、coper、caban、cpoll的表達式如下所示：
24、
25、其中，r為折現率；y為設備規劃年限，nequ為設備種類總數，ck為第k種設備的單位容量投資成本；nk為第k種設備的建設容量，t表示時間段，t為一個調度周期內的總時間段數；為系統從大電網中的購電量；為t時間段的分時電價，μk為第k種設備的單位運維費用，為第k種設備的功率，kpv、kwt分別為棄光、棄風懲罰成本；分別為棄光、棄風功率；npol為瓦斯機組排放的污染氣體總數；為第n個污染氣體排放系數，為第n個污染氣體環境懲罰成本。
26、進一步的，所述煤礦安全約束包括如下約束：
27、
28、
29、其中，分別為光伏、風機、水力發電功率；分別為t-1時刻光伏、風機、水力發電、瓦斯發電功率；分別為光伏、風機、水力發電、瓦斯發電的最大發電功率；分別為光伏、風機、水力發電、瓦斯發電的爬坡功率下限；分別為光伏、風機、水力發電、瓦斯本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法，其特征在于，具體包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法，其特征在于，所述煤礦-電網系統拓撲結構包括：煤礦配電網、城市配電網、瓦斯抽采系統以及瓦斯發電系統；將煤礦配電網、城市配電網中的發電設備作為電源節點，電壓轉換設備作為變電站節點，負載作為負荷節點；各個節點之間采用支路連接；煤礦配電網、城市配電網、瓦斯抽采系統以及瓦斯發電系統的邏輯關系為，瓦斯抽采系統從煤礦配電網的瓦斯抽放站節點中將煤礦瓦斯抽出，抽出的瓦斯經過瓦斯發電系統轉化為電能，傳輸至城市配電網中的瓦斯發電節點。
3.根據權利要求1所述的一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法，其特征在于，所述精細化瓦斯抽采模型的表達式如下所示：
4.根據權利要求1所述的一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法，其特征在于，所述瓦斯虛擬儲能模型的表達式如下所示：
5.根據權利要求4所述的一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法，其特征在于，所述風光水瓦一體化
6.根據權利要求4所述的一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法，其特征在于，所述煤礦安全約束包括如下約束：
7.根據權利要求1所述的一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法，其特征在于，所述電網潮流約束包括如下約束：
8.根據權利要求1所述的一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法，其特征在于，所述煤礦安全約束為：
...【技術特征摘要】
1.一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法，其特征在于，具體包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法，其特征在于，所述煤礦-電網系統拓撲結構包括：煤礦配電網、城市配電網、瓦斯抽采系統以及瓦斯發電系統；將煤礦配電網、城市配電網中的發電設備作為電源節點，電壓轉換設備作為變電站節點，負載作為負荷節點；各個節點之間采用支路連接；煤礦配電網、城市配電網、瓦斯抽采系統以及瓦斯發電系統的邏輯關系為，瓦斯抽采系統從煤礦配電網的瓦斯抽放站節點中將煤礦瓦斯抽出，抽出的瓦斯經過瓦斯發電系統轉化為電能，傳輸至城市配電網中的瓦斯發電節點。
3.根據權利要求1所述的一種含可調瓦斯發電的風光水瓦一體化資源優化配置方法，其特征在于，所述精細化...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳文剛，王新瑞，劉賀龍，姬玉澤，朱劍飛，田瑞敏，董建軍，李海燕，馬偉天，許泳濤，董科，原亞飛，
申請(專利權)人：國網山西省電力公司晉城供電公司，
類型：發明
國別省市：
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