离网碳中和燃料合成系统及其调控方法、装置

本发明涉及碳中和，尤其涉及离网碳中和燃料合成系统及其调控方法、装置。

背景技术：

1、利用环境空气中捕获的二氧化碳电解合成碳氢化合物燃料可以关闭其碳循环，是实现可持续能源的重要途径。目前针对二氧化碳捕集利用与封存(co2 capture,utilization,and storage,ccus)技术的研究主要侧重点在于二氧化碳捕集，寻求最优方法来提高二氧化碳捕集的效率，降低其成本。

2、绿色能源能够进一步降低碳排放，提高环保型，但是现有技术中没有将绿色能源与碳捕集-转化进行结合的技术方案。

技术实现思路

1、本发明提供一种离网碳中和燃料合成系统及其调控方法、装置，用以解决现有技术中没有将绿色能源与碳捕集-转化进行结合的技术方案的缺陷，实现利用绿色能源的碳捕集-转化。

2、本发明提供一种离网碳中和燃料合成系统，包括：

3、碳捕集装置，所述碳捕集装置用于采集环境中的二氧化碳；

4、储气罐，所述储气罐与所述碳捕集装置连接，用于储存二氧化碳；

5、电解槽，所述电解槽与所述储气罐连接，用于对二氧化碳进行电解，得到电解产品；

6、储能装置，所述储能装置用于对所述碳捕集装置以及所述电解槽供能；

7、光伏装置，所述光伏装置用于产生电能，向所述碳捕集装置、所述电解槽以及所述储能装置供能。

8、根据本发明提供的离网碳中和燃料合成系统，还包括箱体，所述光伏装置设置在所述箱体的外顶部，所述碳捕集装置、所述储气罐、所述电解槽以及所述储能装置设置在所述箱体内部。

9、本发明还提供一种基于如上述任一种所述离网碳中和燃料合成系统的调控方法，包括：

10、获取所述碳捕集装置、所述储气罐、所述电解槽、所述储能装置、所述光伏装置的性能参数、以及调控时段内的太阳短波辐照度；

11、基于所述性能参数、所述太阳短波辐照度，求解目标优化函数，得到所述系统在所述调控时段内的控制策略，所述调控时段内的控制策略包括所述系统中的各个装置在所述调控时段内的运行参数，其中，所述目标优化函数的优化目标为所述电解产品的产量最大。

12、根据本发明提供的一种调控方法，所述基于所述性能参数、所述太阳短波辐照度，求解目标优化函数，得到所述系统在所述调控时段内的控制策略，包括：

13、基于所述性能参数、所述太阳短波辐照度，在预设的约束条件下，求解所述目标优化函数，得到所述系统在所述调控时段内的控制策略；

14、其中，所述约束条件包括所述系统内的装置的关联约束以及所述系统内的装置的运行约束；

15、所述系统内的装置的关联约束用于约束二氧化碳在所述碳捕集装置、所述储气罐和所述电解槽之间的流动，以及约束所述系统的电能来自于所述储能装置和所述光伏装置；

16、所述系统内的装置的运行约束用于约束所述系统内的各个装置的运行状态。

17、根据本发明提供的一种调控方法，所述调控时段有多个；所述系统内的装置的运行约束包括第一约束条件，所述第一约束条件用于约束在所述调控时段结束时，所述储能装置中的能量总变化量以及所述储气罐内的二氧化碳的量总变化量均为0。

18、根据本发明提供的一种调控方法，所述系统内的装置的运行约束包括第二约束条件，所述第二约束条件用于约束所述碳捕集装置以及所述电解槽的运行状态；

19、所述第二约束条件为：

20、

21、

22、其中，b(ti)代表第i个颗粒度时段内参数b的值，nh为所述调控时段，表示所述储气罐进气物质的量，代表所述碳捕集装置捕集二氧化碳物质的量，ucc、uelec是一个0，1变量，代表所述碳捕集装置和所述电解槽的开关状态，pcc代表所述碳捕集装置的功率，acc表示所述碳捕集装置的碳捕集转换系数，pelec代表所述电解槽的功率，aelec代表所述电解槽的电解量转换系数，awas代表所述电解槽处理二氧化碳的损耗系数。

23、根据本发明提供的一种调控方法，所述系统内的装置的运行约束包括第三约束条件，所述第三约束条件用于约束所述碳捕集装置以及所述电解槽在所述调控时段内最大连续运行颗粒度时段个数；所述第三约束为：

24、

25、其中，和分别代表所述碳捕集装置和所述电解槽在调控时间范围内最大连续运行颗粒度时段的个数。

26、本发明还提供一种基于如上述任一种所述离网碳中和燃料合成系统的调控装置，包括：

27、参数获取模块，用于获取所述碳捕集装置、所述储气罐、所述电解槽、所述储能装置、所述光伏装置的性能参数、以及调控时段内的太阳短波辐照度；

28、调控模块，用于基于所述性能参数、所述太阳短波辐照度，求解目标优化函数，得到所述系统在所述调控时段内的控制策略，所述调控时段内的控制策略包括所述系统中的各个装置在所述调控时段内的运行参数，其中，所述目标优化函数的优化目标为所述电解产品的产量最大。

29、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述调控方法。

30、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述调控方法。

31、本发明提供的离网碳中和燃料合成系统及其调控方法、装置，系统包括碳捕集装置、储气罐、电解槽、储能装置以及光伏装置，通过光伏装置向碳捕集装置、储气罐、电解槽供能进行二氧化碳的捕获与电解转化，得到电解产品，实现碳中和燃料的合成，并且考虑到了光伏装置出力在一天范围内波动较大，在系统中还设置储能装置与光伏装置配合，共同供能，可以实现绿色能源驱动的碳捕集和转化。进一步地，本发明还提供了调控该系统的方法，可以实现对该系统的调控，实现燃料合成量的最大化。

技术特征：

1.一种离网碳中和燃料合成系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的离网碳中和燃料合成系统，其特征在于，所述系统还包括箱体，所述光伏装置设置在所述箱体的外顶部，所述碳捕集装置、所述储气罐、所述电解槽以及所述储能装置设置在所述箱体内部。

3.一种基于权利要求1-2任一项所述的离网碳中和燃料合成系统的调控方法，其特征在于，所述方法包括：

4.根据权利要求3所述的调控方法，其特征在于，所述基于所述性能参数、所述太阳短波辐照度，求解目标优化函数，得到所述系统在所述调控时段内的控制策略，包括：

5.根据权利要求4所述的调控方法，其特征在于，所述调控时段有多个；所述系统内的装置的运行约束包括第一约束条件，所述第一约束条件用于约束在所述调控时段结束时，所述储能装置中的能量总变化量以及所述储气罐内的二氧化碳的量总变化量均为0。

6.根据权利要求4所述的调控方法，其特征在于，所述系统内的装置的运行约束包括第二约束条件，所述第二约束条件用于约束所述碳捕集装置以及所述电解槽的运行状态；

7.根据权利要求6所述的调控方法，其特征在于，所述系统内的装置的运行约束包括第三约束条件，所述第三约束条件用于约束所述碳捕集装置以及所述电解槽在所述调控时段内最大连续运行颗粒度时段个数；所述第三约束为：

8.一种基于权利要求1-2任一项所述的离网碳中和燃料合成系统的调控装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求3至7任一项所述调控方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求3至7任一项所述调控方法。

技术总结本发明提供离网碳中和燃料合成系统及其调控方法、装置，涉及碳中和技术领域，系统包括：碳捕集装置，用于采集环境中的二氧化碳；储气罐，与碳捕集装置连接，用于储存二氧化碳；电解槽，与储气罐连接，用于对二氧化碳进行电解，得到电解产品；储能装置，用于对碳捕集装置以及电解槽供能；光伏装置，用于产生电能，向碳捕集装置、电解槽以及储能装置供能。本发明可以实现绿色能源驱动的碳捕集和转化。技术研发人员：徐宪东,鹿耕源,赵禹泽,张鹏,贾宏杰受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16