[发明专利]一种海洋平台发电优化和二氧化碳减排方法

说明书

本发明公开了一种海洋平台发电优化和二氧化碳减排的方法，其包括：建立海洋平台发电模型，其包括天然气燃气轮机、氢气燃气轮机、二氧化碳预处理装置、二氧化碳存储装置、电能存储装置；设置多目标函数，其中，多目标函数其至少包括第一目标函数和第二目标函数；确定约束条件；求解第一目标函数和第二目标函数在约束条件下的最优解，获取海洋平台发电模型的设计参数。该方法适用于输入能源分配、能量流动方向约束、排放限制等多目标优化，且内部能源结构计算过程清晰，能量流动方向明确，能够实现新型能源输入、多重能源的相互制约，准确地实现节能减排目标。

技术领域

本发明涉及电气信息技术领域，尤其涉及一种海洋平台发电优化和二氧化碳减排方法。

背景技术

传统的海洋平台发电通常只考虑天然气(或柴油)等单一燃料输入到燃气轮机发电，并排放出与负荷相应的二氧化碳。提高其能量利用效率包括提所高输入天然气的热值和改善燃气轮机的发电效率两个方面。然而，燃气轮机的发电转换效率提高到一定值之后，就非常难再有很大的提高；同时，传统发电的方法没有对二氧化碳这一重要温室气体进行约束考虑。在经济结构迫切改变的局势下，各国对于二氧化碳的排放提出了严苛的规范，我国也设定了单位GDP的二氧化碳排放峰值，所以传统的海洋平台发电模式已经不能满足节能减排的需求。

如今，传统化石能源因过度开发，而面临着枯竭的危险。而且，化石能源燃烧后排放的二氧化碳、二氧化硫等温室酸性气体已经给环境造成了很大的压力。所以近年新型能源的研究课题成为热门，例如，风能电、太阳能发电、潮汐能发电等。但是这几种流行的新型发电方式都各有其相应的缺点和不足，比如风力发电的不稳定性、太阳能发电的成本太高等。特别地，面临更多复杂环境影响的海洋平台要采用上述新型能源的难度将更大，成本也更高，所以采用新的发电优化模式和燃料分配非常必要。

能量效率的分析方法有很多，例如，基于传统的热力学第一定律的能效评估方法、火用分析的方法等。火用分析的方法虽然能很好地从物质的角度评估出能量效率，但由于反应的物理过程模糊且不可逆，导致计算过程很难做到清晰，所以此分析方法效率提高很难。相对而言，依照热力学第一定律建立的计算方程式虽然能够较为准确地计算出系统的能量效率，但是无法约束能量流动的方向。

发明内容

本发明的目的之一至少在于，针对上述现有技术存在的问题，提供一种海洋平台发电优化和二氧化碳减排的方法，其适用于输入能源分配、能量流动方向约束、排放限制等多目标优化，且内部能源结构计算过程清晰，能量流动方向明确，能够实现新型能源输入、多重能源的相互制约，准确地实现节能减排目标。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种海洋平台发电优化和二氧化碳减排的方法，其包括：

建立海洋平台发电模型，其包括天然气燃气轮机、氢气燃气轮机、二氧化碳预处理装置、二氧化碳存储装置、电能存储装置；

设置多目标函数，其中，多目标函数至少包括第一目标函数和第二目标函数；

确定约束条件；

求解第一目标函数和第二目标函数在约束条件下的最优解，获取海洋平台发电模型的设计参数。

优选地，上述第一目标函数为输入的发电能源总成本TC_input＝a·P_h+b·(P_g1+P_g2)小于预设阈值，其中，a为单位体积的氢气价格，b为单位体积的天然气价格，P_h为输入的氢气总量，P_g1为输入二氧化碳预处理装置的天然气量，P_g2为输入天然气轮机的天然气量。

优选地，上述第二目标函数为二氧化碳和电能存储成本小于预设阈值，其中，S_electric为电能的存储量，为二氧化碳的存储量，A为存储每一单位电能所需要的硬件成本，B为存储每一单位二氧化碳所需要的硬件成本。