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龙图腾网恭喜华北电力大学申请的专利一种碳循环系统及其应用获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114282828B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-02-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202111617864.4，技术领域涉及：G06Q10/0631；该发明授权一种碳循环系统及其应用是由王玮;张光明;牛玉广设计研发完成，并于2021-12-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种碳循环系统及其应用在说明书摘要公布了：本发明公开了一种碳循环系统，包括CO2产生系统、碳捕集装置、电转气装置和超临界CO2发电厂，其中，该碳捕集系统捕获煤炭和天然气产生的二氧化碳，为电转气装置和超临界CO2系统提供碳源。当电力系统的负荷需求较低时，通过碳捕集系统减少燃煤机组的最低输出，以容纳更多的可再生能源；多余的可再生能源发电量将被电转气装置所消耗。该碳循环系统可应用到包括新能源的综合能源系统优化调度中。

本发明授权一种碳循环系统及其应用在权利要求书中公布了：1.一种用于综合能源系统优化调度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立CO2产生过程模型：将发电过程中所产生的CO2的来源指定为天然气和煤；对于天然气发电过程，将燃气轮机和燃气锅炉的输出表征为如式1所示： 其中P和H分别为机组的电功率和热功率输出，η为电或热的生产效率，Q为天然气的消耗速率，hNG为天然气热值；上标GT和GB分别代表燃气轮机和燃气锅炉，下标i和j分别是燃气轮机和燃气锅炉的序列号；将第i台燃气轮机和第j台燃气锅炉的二氧化碳排放量表征为如式2所示： 其中，为甲烷的密度,与分别为二氧化碳和甲烷的分子量；将燃煤过程所产生的CO2表征为如式3、式4所示： 其中，与分别为第k台热电联产CHP机组的碳排放系数，分别为第l台S-CO2机组的碳排放系数；从而将整个燃烧过程所产生的CO2排放量表征为如式5所示： 步骤2、构建二氧化碳捕集过程模型：将碳捕集装置的功率消耗表示为如式6所示： 其中，α为碳捕集系统的能量消耗速率；将经碳捕集后，排入大气中的CO2量表示为如式7所示： 其中，ηCCS为碳捕集装置的运行效率；步骤3、将所捕集到的CO2直接利用或封存，分别表示为和将他们二者之间的关系表示为如式8所示： 其中，g为CO2利用与封存之间的比例；被利用的CO2一部分用于通过电转气装置P2G生成天然气CH4，另一部分进入超临界CO2发电厂作为补充工质，其中所述超临界CO2发电厂为S-CO2装置；通过所述电转气装置P2G生成天然气CH4的过程包括两个阶段，即电解水过程和甲烷化反应过程，其中电解水产生的氢气的流量与所述电转气装置P2G的功率消耗PtP2G满足如式9所示关系： 其中，β为电解水制氢产生的速率；在所述甲烷化反应过程中，所述电转气装置P2G消耗的CO2量和所产生的CH4量量满足如式10所示关系： 在甲烷化过程会释放热能，所释放的热能被用于供热；假设所释放的热能用于供热的比例是ηP2G2H，则将所述电转气装置P2G供热的总热功率表示为如式11所示： 其中，γ为甲烷化反应产生单位甲烷所释放的热量；在第l台超临界CO2机组运行中，补充工质的流量与第l台超临界CO2机组的输出功率满足如式12所示关系： 其中，δ为超临界CO2机组单位电功率所需的补充工质流量；所述电转气装置P2G和超临界CO2发电装置的CO2来源一部分由所述碳捕集装置提供，另一部分从外界购入，表示为如式13所示 式中，为外界购入的CO2质量流量，为所述碳捕集装置所提供的CO2质量流量；步骤4、计算综合能源系统运行成本：将所述综合能源系统运行成本定义为包括燃煤和燃气机组的燃料购买消耗，对于第i台燃气轮机与第j台燃气锅炉，运行期间的消耗分别表征为如式14、式15所示： 其中，与分别代表第i台燃气轮机与第j台燃气锅炉的燃气消耗，为甲烷的购买单价；在计算购买甲烷的成本时，一些通过P2G产生的甲烷被去除，所述通过P2G产生的甲烷的消耗表示为如式16所示： 对第l台超临界CO2机组，其运行成本与机组的输出功率之间满足如式17所示关系： 其中，a，b和c为运行成本系数；所述热电联产机组的燃料消耗被表示为如式18所示： 其他运行期间的成本还包括购买CO2的成本，表示为如式19所示： 将所述综合能源系统的总运行成本表示为如式20所示： 式中，T为整个调度的时间，NT、NB、NC、NS分别为燃气轮机，燃气锅炉，热电联产、超临界CO2机组的数量；步骤5、计算污染物治理成本：将在燃煤与燃气过程中的污染物限定为热电联产CHP和S-CO2机组产生的SO2与NOx,它们的处理成本分别表示为如式21、式22所示： 其中，与分别为热电联产CHP和S-CO2机组的污染物治理成本；将所述综合能源系统总的污染物处理成本表示为式23所示： 步骤6、计算新能源弃风、弃光惩罚成本：将弃电部分进行的惩罚表示为如式24所示： 式中，NWT与NPV分别为风电和光伏机组数，KWT与KPV为风电与光伏的弃电惩罚系数，与分别是风电的预测与实际功率，与分别是光伏的预测与实际功率；步骤7、综合能源系统调度求解：调度求解遵循在约束条件下，通过配置各机组与综合能源系统的输出，使综合能源系统总成本最小；将综合能源系统的总成本表示为运行成本、污染物治理成本与弃风弃光惩罚成本之和，如式25所示：C＝CD+CP+CR25；所述综合能源系统运行时的功率输出与负荷之间的供需平衡表示如式26、27所示： 式中，P为各系统产生或消耗的电功率，H为各系统产生或消耗的热功率；PtD和分别为电、热负荷需求；TES和EB分别表示储热系统与电锅炉；根据调度结果，求得表征新能源接入率的弃风率υWT与弃光率υPV，如式28、29所示： 将所述综合能源系统的能源利用效率被定义为连接到电网和热网的能量与总输入能量之间的比率，如式30所示： 其中，σ与pcoal分别为燃煤的热值与单价，与分别为风电和光伏的能源利用效率；将实际排入大气中的CO2与净CO2排放分别表示为如式31、32所示：

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