[发明专利]一种基于沼气罐能量状态的沼气充放控制方法、系统及存储介质

权利要求书

1.一种基于沼气罐能量状态的沼气充放控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S10，建立风能-光能-生物质能-水能能源枢纽框架，形成有沼气储能系统；

步骤S20，根据步骤S10建立的能源枢纽框架中，结合沼气的动态流体特性建立用于描述沼气传输过程的沼气流体网络模型，其中，所述沼气流体网络模型利用沼气储能系统中沼气的动态流体特性根据质量守恒方程建立；

步骤S30，根据步骤S20建立的沼气流体网络模型，采用预设方法估测沼气储能系统中沼气罐能量状态，其中，沼气罐的能量状态估测方法为：

额定状态下沼气罐的能量状态由下式表示：

SOE_N＝Q_NV_N (1)，s.t.P_NV_N＝n_NRT_N (2)；

其中，SOE_N为额定状态下的沼气罐能量状态，P_N为额定压强，T_N为额定温度，V_N为沼气体积，Q_N为额定压强下沼气的热值，n_N为额定状态下沼气的物质的量，R为通用气体常数；

实际运行过程中沼气罐的能量状态由下式表示：

SOE＝Q_NV_bio (3)，s.t.P_bioV_bio＝nRT_N (4)；

取Q＝Q_N，即Q恒为定值，则沼气的体积V_N当换算成P_N，T_N下的体积V_bio，P_bio为充放气后沼气罐的压强，n为沼气的物质的量；

根据上式(2)和(4)可得出：

其中P_bio根据步骤S20中的沼气流体网络模型计算得到；

根据式(3)和式(5)计算得到某一时刻沼气罐的能量状态；

步骤S40，根据估测的沼气罐能量状态采取预设方法对能源枢纽框架下沼气储能系统中沼气罐的沼气充放进行调节，进一步包括：根据估测的沼气罐能量状态结合新能源出力情况对能源枢纽框架下沼气储能系统中沼气罐的沼气充放进行调节。

2.根据权利要求1所述的基于沼气罐能量状态的沼气充放控制方法，其特征在于，所述步骤S20的沼气流体网络模型根据如下方法建立：

根据沼气罐处的质量守恒方程得到沼气罐节点处的压力P_tank的计算式。

3.根据权利要求1所述的基于沼气罐能量状态的沼气充放控制方法，其特征在于，所述根据估测的沼气罐能量状态结合新能源出力情况对能源枢纽框架下沼气储能系统中沼气罐的沼气充放进行调节的方法为：

(1)当供电不足时，沼气罐向CCHP机组输气，然后转换成电能；当供热不足时，沼气罐向燃气锅炉或者CCHP机组输气以转换成热能；当供气不足时，控制沼气罐向气负荷输气；

(2)当供电过多时，通过电锅炉将电能转换成热能用以加热沼气池，以转换成沼气，然后将转换的沼气输送至沼气罐储存；当供热过多时，通过热能加热沼气池增加沼气产量，以将热能转换成沼气，然后将转换的沼气输送至沼气罐储存；当供气过多时，沼气池向沼气罐输气；

在上述的调节过程中，能源枢纽层面的调度和沼气罐的调整处于不同的时间尺度，设定能源枢纽层面调度的时间为1小时一次以及在这一小时内沼气罐每间隔10分钟进行一次调整。

4.根据权利要求3所述的基于沼气罐能量状态的沼气充放控制方法，其特征在于，在对沼气罐进行充放气调整以及对能源枢纽层面调节的过程中，通过沼气罐能量状态估测方法获得以下信息：

1)沼气罐SOE_tank；

2)沼气罐内的压强P_tank；

3)沼气输送管道平均压强P_tube；

根据上述信息判断沼气罐储存的能量能否满足供需要求、沼气罐和沼气输送管道的压强是否处在安全范围内。