南昌大学杨晓辉获国家专利权
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龙图腾网获悉南昌大学申请的专利一种提高P2G热利用率和碳捕捉设备热耦合的优化方法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:CN115659675B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-24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:202211369697.0,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种提高P2G热利用率和碳捕捉设备热耦合的优化方法是由杨晓辉;张钟炼;邓叶恒;王晓鹏;李墨轩;王昭军设计研发完成,并于2022-11-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种提高P2G热利用率和碳捕捉设备热耦合的优化方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种提高P2G热利用率和碳捕捉设备热耦合的优化方法包括如下步骤:根据化学反应方程式推导得到电转气过程的反应热,对传统的P2G模型进行优化改进;将步骤1中的P2G推导得到的反应热输送给碳捕捉设备,利用这部分热量供给碳捕捉,加强P2G和碳捕捉设备的热耦合;将IP2G模型和碳捕捉装置运用到综合能源系统;以年运行成本节省率、一次能源节省量、二氧化碳减排为目标函数,综合能源系统的设备配置为变量,设置约束条件,采用蜜獾算法作为求解算法进行优化配置求解。本发明通过研究P2G在反应过程中化学方程式来推导出这部分热量,将该发明运用在综合能源系统中,其能够提高P2G设备的储能性价比和减少一次能源的消耗量,并且有效降低年运行成本。
本发明授权一种提高P2G热利用率和碳捕捉设备热耦合的优化方法在权利要求书中公布了:1.一种提高P2G热利用率和碳捕捉设备热耦合的优化方法,其特征在于,所述优化方法包括如下步骤: 步骤1,根据化学反应方程式推导得到电转气过程的反应热,对传统的P2G模型进行优化改进,得到IP2G模型; 步骤2,将步骤1中的P2G推导得到的反应热输送给碳捕捉设备,利用这部分热量供给碳捕捉,加强IP2G和碳捕捉设备的热耦合; 步骤3,将IP2G模型和碳捕捉装置运用到综合能源系统; 步骤4,以年运行成本节省率、一次能源节省量、二氧化碳减排为目标函数,综合能源系统的设备配置为变量,设置约束条件,采用蜜獾算法作为求解算法进行优化配置求解; 所述步骤1具体如下: 传统的P2G模型中,P2G进行储能时,将电能转化为天然气量可计算如下: , 其中,是用于P2G吸收的电能,是P2G设备的天然气转换率;是通过P2G设备产生的天然气能量,单位为千瓦时; P2G可以将电能转化为天然气,,IP2G模型可以从电转气反应方程中得出在此转化过程中产生的热量,所述电转气方程式为: , 其中,是改反应吸收或释放的热量,当为正时,表示吸收热量,当为负时,表示释放热量; 单位时间内P2G的产量与反应的放热之间的转换关系如下: , , 其中,,分别表示甲烷化和电制氢的反应速度,表示P2G甲烷化的反应热,是IP2G装置的工作功率,是CH4的热值,和分别是甲烷和氢气的密度,和表示甲烷和氢气的相对分子质量,是注入热网的反应热比例;计算出,当IP2G吸收1MWh的电能时,可注入热网的IP2G反应热计算如下: , , 式中:为IP2G设备热量转化率,为P2G设备的功率,二氧化碳作为IP2G设备的原料之一,其需要通过CCU设备捕捉输送至IP2G,这个过程中二氧化碳的消耗量计算如下: , 式中:为IP2G对二氧化碳的消耗率,等于11.2%。
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