天津大学焦魁获国家专利权
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龙图腾网获悉天津大学申请的专利一种风光储发电制氢合成甲醇的系统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:CN121440690B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-13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:202512017803.9,技术领域涉及:H02J3/28;该发明授权一种风光储发电制氢合成甲醇的系统是由焦魁;王睿;吴卓睿;孙国铭;王博文;王为嘉;包志铭设计研发完成,并于2025-12-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种风光储发电制氢合成甲醇的系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种风光储发电制氢合成甲醇的系统,属于风光储制氢合成甲醇技术领域,包括光伏发电模块;风力发电模块;碱性电解槽模块,与光伏发电模块、风力发电模块、变电站电连接;储氢罐模块,与碱性电解槽模块气连接;甲醇生成设备模块,分别与碱性电解槽模块、储氢罐模块、二氧化碳供应源连接,接收氢气和二氧化碳并合成甲醇;变电站,实现电力交互与调度;系统优化模块,采用双层优化框架,内层基于Pyomo求解短期调度模型,优化碱性电解槽模块、储氢罐模块、甲醇生成设备模块及电网交互策略,串联多次生成全年数据,外层通过粒子群算法优化核心设备容量,以年净利润最大化为目标。本发明可以解决现有系统经济性差、稳定性不足的问题。
本发明授权一种风光储发电制氢合成甲醇的系统在权利要求书中公布了:1.一种风光储发电制氢合成甲醇的系统,其特征在于:包括: 光伏发电模块,用于将太阳能转化为电能; 风力发电模块,用于将风能转化为电能; 碱性电解槽模块,与光伏发电模块、风力发电模块、变电站电连接,接收电能并电解水生成氢气和氧气; 储氢罐模块,与碱性电解槽模块气连接,用于存储碱性电解槽产生的氢气并按需向制甲醇生成设备模块供氢; 甲醇生成设备模块,分别与碱性电解槽模块、储氢罐模块、二氧化碳供应源连接,接收氢气和二氧化碳并合成甲醇; 变电站,分别与光伏发电模块、风力发电模块、碱性电解槽模块、甲醇生成设备模块及外部电网连接,实现电力交互与调度; 系统优化模块,采用双层优化框架,系统优化模块的外层优化以关键设备的容量参数为决策变量,采用粒子群优化算法对以上参数进行寻优,通过迭代搜索确定最优容量组合;系统优化模块的内层优化基于外层给定的设备容量参数,确定调度周期,构建基于Pyomo的混合整数线性规划模型,优化每小时的运行策略,通过将调度周期循环多次,累加得到全年的系统运行数据及净利润,作为外层粒子群优化算法的适应度评价指标; 系统的约束条件包括: 电能平衡约束: ; 式中,为时刻光伏发电产生的电能;为单位时间风力发电产生的电能;为单位时间系统电网交互的电能;为单位时间碱性电解槽消耗的电能;为单位时间制甲醇装置消耗的电能;为单位时间系统弃电; 储氢罐约束: 储氢罐的工作状态分为两种:充氢状态和放氢状态,两种工作状态满足状态互斥约束: ; 式中,为时刻储氢罐充氢状态变量;为时刻储氢罐放氢状态变量,0表示停止,1表示工作; 储氢罐氢平衡约束: ; 式中,为电解槽产氢量;为制甲醇装置用氢量;为储氢罐时刻的放氢量;为储氢罐时刻的充氢量; 储氢罐中氢气的占比约束: ; 式中,为时刻储氢罐中氢气的量;为储氢罐的容量; 储氢罐调度前氢气占比约束: ; 式中,为储氢罐初始氢气量; 储氢罐充放氢质量约束: ; ; 式中,为时刻储氢罐充氢量;为时刻储氢罐放氢量;为储氢罐最大充氢量;为储氢罐最大放氢量; 电网交互约束: 系统与电网进行交互分为从电网购电和向电网售电两种状态,两种状态满足状态互斥约束: ; 式中,为从电网购电状态变量;为向电网售电状态变量,0表示停止,1表示工作; 系统在进行电网交互的过程中经过变电站,变电站的容量约束系统从电网购买的电能,同时由于风光发电的波动性和不确定性,会出现弃电,对电网交互和系统弃电进行约束: ; ; 式中,为时刻从电网购电量;为系统与电网连接的变电站容量; 电解槽约束: 电解槽的运行状态分为待机状态和工作状态,待机状态下电解槽不产生氢气,两种状态满足状态互斥约束: 式中,为电解槽工作状态变量;为电解槽待机状态变量; 对电解槽的运行状态下的功率进行约束: 式中,时刻电解槽工作功率;时刻电解槽待机功率;为电解槽额定功率; 甲醇生成设备约束: 甲醇生成设备一直保持运行状态,不能停机,甲醇生成设备运行功率约束: ; 式中,为时刻制甲醇设备工作功率;为制甲醇设备额定功率。
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