[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

说明书

本发明提出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，该方法包括：步骤S10，建立风能‑光能‑生物质能‑水能能源枢纽框架，形成沼气储能系统；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；步骤S30，根据沼气流体网络模型，采用预设方法估测沼气储能系统中沼气罐能量状态；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。本发明通过精确估测沼气罐的能量状态来调节沼气储能系统中沼气罐的沼气充放过程，保障了基于沼气储能系统的能源枢纽的安全运行和提高了能量管理的精确度。

技术领域

本发明涉及能量控制技术领域，尤其涉及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。

背景技术

为解决偏远地区的用电困难、并网成本高、长期使用柴油发电机加剧环境恶化等问题，充分利用当地自然资源(如沼气、太阳能、风能等)条件建立多能互补的微网成为一种可行方案。为了抑制新能源出力的间歇性和随机性，通常选择蓄电池作为储能系统。但随着储能系统所需储能容量不断增长，所需蓄电池较多，投资成本相应增大。而且蓄电池不得不频繁地充放电来维持微网的供需平衡，这大大缩短了其使用寿命。同时，蓄电池的后期处理对环境的影响很大，处理成本较高。而对于作为清洁能源的沼气而言，电能和热能可以通过相应设备直接或间接转换成沼气，沼气也能通过相应设备直接转换成电能或者热能，因此，将沼气作为一种过渡储能物质从而替代蓄电池储能系统越来越受到关注。

然而，现有对沼气罐的剩余能量状态(State ofEnergy，SOE)的研究仅仅局限在静态过程，这显然不符合气体的动态特性，造成对剩余能量状态监测的不精确性。同时，在以沼气储能系统为主的能源枢纽中，解决沼气罐压强约束和沼气管道压强约束的安全性问题也需要知道沼气罐充放气时沼气罐和沼气管道的实时压强，因此沼气储能系统中沼气罐能量状态无法精确评估会给能源枢纽的安全运行和精确能量管理带来困难。

鉴于上述原因，有必要提出一种精确估测沼气罐能量状态的方法，和基于沼气罐能量状态估测的沼气充放控制方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供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，旨在通过精确估测沼气罐的能量状态并形成相应的沼气充放控制策略以解决基于沼气储能系统的能源枢纽安全运行和精确能量管理问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于沼气罐能量状态的沼气充放控制方法，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，结合沼气的动态特性建立用于描述沼气传输过程的沼气流体网络模型；

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；

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。

优选地，所述步骤S20的沼气流体网络模型利用沼气储能系统中沼气的流动特性根据质量守恒方程建立。

优选地，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。

优选地，所述步骤S30为：

额定状态下沼气罐的能量状态由下式表示：