本发明涉及综合能源系统，具体涉及计及一次能源渗透率的综合能源系统效率能效评估方法。
背景技术：
随着世界范围内对低碳、经济、高效、可持续发展的关注，多种能源的协同优化运行，例如冷、热、电、气等，成为一种新的提高系统运行效率的可能方式。综合能源系统涉及冷、热、电、气等多类型能源互联耦合，并包含多种设备，整体系统运行情况更为复杂。它通过构建涵盖电、气、热、冷等多个能源领域的能源网络，打破异质能源之间技术壁垒和管理壁垒，实现了资源优化配置、能源梯级利用和提升了新能源消纳。
现代智能电网与能源互联网的发展对综合能源系统的能效性指标提出了较高要求。然而，目前现有技术缺乏综合考虑能源品质特征，较多关注能源的数量特性。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种计及一次能源渗透率的综合能源系统效率能效评估方法，综合考虑多元化供能、用能，从能源品质角度出发建立综合能源系统效率能效评估方法，以期实现多能互补综合能源系统的高效率调度运行、促进新能源消纳。
本发明采用以下方案。一方面，提供计及一次能源渗透率的综合能源系统效率能效评估方法，包括：采集能源供给侧的能源类型及对应参数、能源消费侧的能源类型及对应参数；
根据能源供给侧的能源类型及对应参数确定各能源类型的输入值，其中包括外电网购电输入值，所述外电网购电输入值为在计及一次能源来源渗透率的基础上确定；对各输入值进行求和获得能源供给侧输入总值，
根据能源消费侧的能源类型及对应参数确定各能源类型的输出值，对各输出值进行求和获得能源消费侧输出总值；
根据能源消费侧输出总值与能源供给侧输入总值的比值进行效率能效评估。
进一步地，还包括：以能源消费侧输出总值与能源供给侧输入总值的比值最大作为优化目标，对优化目标进行求解获得优化后的综合能源系统调度结果。
另一方面，本发明提供计及一次能源渗透率的综合能源系统效率能效评估系统，包括：数据采集模块、能源供给侧输入总值确定模块、能源消费侧输出总值确定模块和效率能效评估模块；所述数据采集模块，用于采集能源供给侧的能源类型及对应参数、能源消费侧的能源类型及对应参数；
所述能源供给侧输入总值确定模块，用于根据能源供给侧的能源类型及对应参数确定各能源类型的输入值，其中包括外电网购电输入值，所述外电网购电输入值为在计及一次能源来源渗透率的基础上确定；对各输入值进行求和获得能源供给侧输入总值，
所述能源消费侧输出总值确定模块，用于根据能源消费侧的能源类型及对应参数确定各能源类型的输出值，对各输出值进行求和获得能源消费侧输出总值；
所述效率能效评估模块，用于根据能源消费侧输出总值与能源供给侧输入总值的比值进行效率能效评估。
进一步地，所述系统还包括效率能效优化模块，所述效率能效优化模块，用于以能源消费侧输出总值与能源供给侧输入总值的比值最大作为优化目标，对优化目标进行求解获得优化后的综合能源系统调度结果
本发明所取得的有益技术效果：随着能量梯级转化，能量品质逐渐降低，从而不同形式的能源，除了有数量上的联系外，还存在质量上的高低，本发明引入效率对该特性进行量化。本发明在计及一次能源来源渗透率的基础上确定外电网购电输入值，综合考虑多类型能源品质，确定的综合能源系统输入总值，综合考虑能量的“量”与“质”两种属性，可以更加客观、有效的评估综合能源系统能效；
本发明实现冷、热、电、气等的高质量利用如能量的梯级利用等，达到满足用户多元化用能需求，实现多能互补综合能源系统的高效率调度运行、促进新能源消纳。
本发明计及一次能源渗透率要素，从能效角度进行综合能源系统协同调度优化，有助于能量的高品质利用与能效的提升；充分综合考虑多元化供能、用能需求，有利于实现资源优化配置、能源梯级利用和促进风能、太阳能等新能源消纳。
附图说明
图1为本发明实施流程图；
图2为本发明实施例中综合能源系统架构图；
图3为园区综合能源系统负荷需求及新能源预测出力图；
图4为区域综合能源系统负荷需求及新能源预测出力图；
图5为园区综合能源系统的效率逐时段变化图；
图6为购电电能中不同类型能源发电的一次能源来源渗透率逐时段变化。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
计及一次能源渗透率的综合能源系统效率能效评估方法，如图1所示，包括以下步骤：
(1)输入综合能源系统数据集
输入综合能源系统数据集，包括能源供给侧的能源类型、能源消费侧的能源类型、环境温度等数据集。
(2)建立效率能效评估模型
a、能源供给侧输入值
式中：exin为能源供给侧输入总值；分别为外电网购电输入值、可再生能源发电输入值、生物质发电输入值、天然气发电输入值。
b、能源消费侧输出值
式中：exout为能源消费侧输出总值；分别为冷负荷输出值、热负荷输出值、电负荷输出值、天然气负荷输出值。
c、效率能效评估
式中：为综合能源系统综合效率；exout为能源消费侧输出总值；exin为能源供给侧输入总值。
(3)建立能源供给侧输入值模型
a、外电网购电输入值
式中：为外电网购电输入值；分别为在时刻t的外购电中新能源一次能源来源渗透率、外购电中煤炭一次能源来源渗透率、外购电中天然气一次能源来源渗透率；ηcoal、ηgas分别为燃煤火电机组平均发电效率、燃气机组平均发电效率；为在时刻t的外购电；δt为调度优化步长；nt为调度优化周期；分别为在时刻t的综合能源系统能源供给侧可再生能源发电总量、燃煤火电机组发电总量、燃气机组发总量、所有类型发电机组发电总量。
b、可再生能源发电输入值
式中：为可再生能源发电输入值；分别为在时刻t的风电发电量、光伏发电量；δt为调度优化步长；nt为调度优化周期。
c、生物质发电输入值
式中：为生物质发电输入值；ζbb为生物质因子；为在时刻t的生物质燃料量；δt为调度优化步长；nt为调度优化周期。
d、天然气发电输入值
式中：为天然气发电输入值；ζg为天然气因子；为在时刻t的天然气燃料量；δt为调度优化步长；nt为调度优化周期。
(4)建立能源消费侧输出值模型
a、冷负荷输出值
式中：为冷负荷输出值；为在时刻t的供冷时工作环境温度、参考点温度；为在时刻t能源消费侧的冷负荷；δt为调度优化步长；nt为调度优化周期。
b、热负荷输出值
式中：为热负荷输出值；为在时刻t的供热时工作环境温度、参考点温度；为在时刻t能源消费侧的热负荷；δt为调度优化步长；nt为调度优化周期。
c、电负荷输出值
式中：为电负荷输出值；为在时刻t能源消费侧的电负荷；δt为调度优化步长；nt为调度优化周期。
d、天然气负荷输出值
式中：为天然气负荷输出值；为在时刻t能源消费侧的天然气负荷；δt为调度优化步长；nt为调度优化周期。
(5)提出效率能效最优调度运行模型
式中：为综合能源系统综合效率；exout为能源消费侧输出总值；exin为能源供给侧输入总值。
(6)输出综合能源系统数据集
输出综合能源系统数据集，包括能源供给侧的各类型能源消耗占比、能源消费侧的各类型能源消耗占比、最优效率、新能源消纳等数据集。
本实施例中，以某地区冬季典型日为分析研究对象，仿真步长设置为1小时，优化调度运行周期设置为24小时。实施例中计及一次能源渗透率的综合能源系统效率能效评估方法的综合能源系统架构及多类型能量流程关系如图2所示。
在图2中，计及一次能源渗透率的综合能源系统效率能效评估方法的算例架构主要包括三个部分，也即是区域综合能源系统、配能站、园区综合能源系统。区域综合能源系统部分中，能源传输系统有电力系统、热力系统和燃气系统，区域综合能源系统输入源包括风电、光伏、火电、气源、煤炭，电力系统、热力系统和燃气系统之间通过电锅炉、热电联供、电转气、燃气锅炉设备进行耦合互联和能量转换，耗能需求主要包括电负荷、热负荷、气负荷，并且区域综合能源系统向配电站传输不同类型的能源。配能站主要包括配电站和配气站，是区域综合能源系统和园区综合能源系统的中间耦合转换、分配枢纽。园区综合能源系统部分中，配能站向园区综合能源系统输入电能、天然气能，分布式小规模的光伏、风电可以向园区综合能源系统注入电能，生物质向生物质锅炉注入燃料，终端负荷主要包括电负荷、热负荷、冷负荷、气负荷，这些负荷也即是消耗侧输出的部分，园区综合能源系统的输入与输出之间通过电制冷机、冰蓄冷空调、地源热泵、吸收式制冷机、燃气轮机、余热回收装置、生物质锅炉、燃气锅炉等设备进行耦合转换。本发明中计及一次能源渗透率的综合能源系统效率能效评估方法的算例有较广泛的工程应用场景，具有典型的代表性、通用性。
本实施例对园区综合能源系统效率能效进行评估，园区综合能源系统中的各类型负荷组成输出，配电站、配气站、光伏、风电、生物质组成输入，能源渗透率的变化通过区域综合能源系统的风电、光伏、火电、气源的输入变化而变化，直接体现在配电中电能来源成分比例变化和配气量变化方面。图2所示的本发明算例中仅以冬季场景进行分析，供冷部分能量流程未开启。
本实施例中基本参数设置包括：园区综合能源系统中的热负荷、电负荷、气负荷需求以及风电、光伏的预测出力如图3所示，其主要能源转换设备参数信息如表1所示。区域综合能源系统中的热负荷、电负荷、气负荷需求及风电、光伏的预测出力如图4所示，其主要能源转换设备参数信息如表2所示，其中火电机组有2台，分别简记为火电#1、火电#2。
表1园区综合能源系统主要能源转换设备参数
表2区域综合能源系统主要能源转换设备参数
以下对本实施例的结果进行分析：园区综合能源系统效率逐时段变化如图5所示，图5中结果是在区域综合系统与园区综合系统作为一个整体的基础上仿真出的，优化目标为能效优化也即是园区综合能源系统的效率调度，此时购电电能的不同类型能源发电的占比即为一次能源渗透率的变化量，园区综合能源系统与区域综合能源系统通过联络线数据交互相互耦合一起。根据图5可以明显发现，效率波动幅度相对较大，在优化调度周期内不断变化，仿真结果清晰直观的反应园区综合能源系统在各个时段效率状态，本发明技术可以有效的评估出效率的变化情况。
进一步的，园区综合能源系统购电电能中不同类型能源发电的一次能源来源渗透率逐时段变化如图6所示，在通常的效率优化调度相关研究中并不考虑输入电能的成分因素，也即是购电电能中新能源发电的占比、燃煤机组发电的占比、燃气机组发电的占比等，然而实际工程场景应用中，输入值，尤其是购电电能的成分会影响输入的大小，电能来源的各种成分占比不同、各类型发电机组的效率不同、各类型能源的品位不同都会直接或间接的影响效率和区域综合能源系统各电源的出力情况。
根据图6可知，区域综合能源系统中新能源渗透率会影响园区综合能源系统效率能效，可见本发明中计及一次能源渗透率的综合能源系统效率能效评估方法可以有效、精确评估效率及反映一次能源渗透率的影响要素，本发明技术具有明显的创造性。
与以上是实施例提供的计及一次能源渗透率的综合能源系统效率能效评估方法相对应的，本发明具体实施例提供了计及一次能源渗透率的综合能源系统效率能效评估系统，包括：数据采集模块、能源供给侧输入总值确定模块、能源消费侧输出总值确定模块和效率能效评估模块；
所述数据采集模块，用于采集能源供给侧的能源类型及对应参数、能源消费侧的能源类型及对应参数；
所述能源供给侧输入总值确定模块，用于根据能源供给侧的能源类型及对应参数确定各能源类型的输入值，其中包括外电网购电输入值，所述外电网购电输入值为在计及一次能源来源渗透率的基础上确定；对各输入值进行求和获得能源供给侧输入总值，
所述能源消费侧输出总值确定模块，用于根据能源消费侧的能源类型及对应参数确定各能源类型的输出值，对各输出值进行求和获得能源消费侧输出总值；
所述效率能效评估模块，用于根据能源消费侧输出总值与能源供给侧输入总值的比值进行效率能效评估。
可选地，所述系统还包括效率能效优化模块，所述效率能效优化模块，用于以能源消费侧输出总值与能源供给侧输入总值的比值最大作为优化目标，对优化目标进行求解获得优化后的综合能源系统调度结果。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置/单元或模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。