本发明涉及冷热电三联供领域，尤指一种综合能源评估优化方法及系统。
背景技术：
随着工业规模的不断扩大，环境污染和能源紧缺已成为我国目前亟待解决的重大社会问题。
为了减少环境污染，提高能源利用率，现在很多园区或建筑在设计规划时，都会考虑到能源利用这一问题。综合能源系统面向终端用户所需的冷热电量用能需求，互补利用电力、燃气、太阳能、风能，通过对能源转换、存储、输送及消费过程的集成优化，实现多能协同供应和能源综合梯级利用。综合能源系统为了满足给定的冷热量供给需求，采用热泵、锅炉、热电联产等多种能源转换利用技术及相应的设备。对于这类多种能源输入、转换、消费及存储高度耦合的系统，单独考虑某一项技术或者某一个环节的能效都不足以反映整个系统的效率水平，需要将整个系统作为整体来考察其能效水平。在设计阶段对综合能源系统设计方案进行能效评估，对综合能源系统的设计方案进行优化改进，是提升能源利用效率的重要手段。
因此，本发明提供了一种综合能源评估优化方法及系统。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种综合能源评估优化方法及系统，实现通过建立能效分析模型，可对评估对象的综合能源待评估方案进行优化，提高评估对象对于能源的利用率。
本发明提供的技术方案如下：
本发明提供了一种综合能源评估优化方法，包括步骤：获取评估对象的全年制冷能源需求量、全年制热能源需求量、全年电力需求量；根据所述全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量，所述评估对象的全年能源消耗量以及所述评估对象的多个供能设备的能效参数，建立能效分析模型；根据所述多个供能设备分别对应的标准能效参数，计算所述能效分析模型的目标能效，以及在所述目标能效下的目标能效指标参数；根据所述能效分析模型的所述目标能效，以及所述目标能效指标参数，对所述评估对象的综合能源待评估方案进行优化。
优选的，获取评估对象的全年制冷能源需求量、全年制热能源需求量、全年电力需求量，这一步骤具体包括：获取评估对象的逐时制冷负荷、逐时制热负荷、逐时电力负荷；根据所述逐时制冷负荷、所述逐时制热负荷、所述逐时电力负荷，计算出所述评估对象的全年制冷能源需求量、全年制热能源需求量、全年电力需求量。
优选的，所述供能设备包括锅炉、热泵以及冷热电三联供设备，所述能效分析模型具体为：
其中，ηo为所述能效分析模型的能效；Fboil是所述锅炉的燃料量，FCHP是所述冷热电三联供设备用于热电联产的燃料量；ηboil为所述锅炉的产热效率，ηCHP,h为所述冷热电三联供设备的产热效率，ηCHP,e是所述冷热电三联供设备产电的效率；Eh、Ec分别是所述热泵用于制热、制冷的电力需求；COPh、COPc、EERc分别是电力制热、热力制冷、电力制冷技术的效率；Dh、Dc、De分别是全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量；a是所述评估对象的制冷负荷与固定电力负荷的比例；b是所述评估对象的制热负荷与固定电力负荷的比例；所述固定电力负荷是指不用于制冷和制热的电负荷；指标参数x，为所述评估对象中所述锅炉和所述冷热电三联供设备的容量比；指标参数y为通过所述热泵的制冷量与所述评估对象的制冷总负荷的比例；指标参数z，为通过热泵制热量与所述评估对象的制热总负荷的比例。
优选的，还包括步骤：根据所述评估对象可获取到的能源种类，选择可用的多个供能设备。
优选的，根据所述能效分析模型的所述目标能效，以及所述目标能效指标参数，对所述评估对象的综合能源待评估方案进行优化，这一步骤具体包括：将所述评估对象的综合能源待评估方案中指标参数与所述目标能效指标参数进行比对，查找出待优化指标参数，并根据所述待优化指标参数以及目标能效指标参数，对所述评估对象的所述综合能源待评估方案中的待优化指标参数进行优化。
本发明还提供了一种综合能源评估优化系统，包括：获取模块，用于获取评估对象的全年制冷能源需求量、全年制热能源需求量、全年电力需求量；模型构建模块，与所述获取模块电连接，用于根据所述全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量，所述评估对象的全年能源消耗量以及所述评估对象的多个供能设备的能效参数，建立能效分析模型；计算模块，与所述模型构建模块电连接，根据所述多个供能设备分别对应的标准能效参数，计算所述能效分析模型的目标能效，以及在所述目标能效下的目标能效指标参数；优化模块，与所述计算模块电连接，用于根据所述能效分析模型的所述目标能效，以及所述目标能效指标参数，对所述评估对象的综合能源待评估方案进行优化。
优选的，所述获取模块，还用于获取评估对象的逐时制冷负荷、逐时制热负荷、逐时电力负荷；所述计算模块，还用于根据所述逐时制冷负荷、所述逐时制热负荷、所述逐时电力负荷，计算出所述评估对象的全年制冷能源需求量、全年制热能源需求量、全年电力需求量。
优选的，所述供能设备包括锅炉、热泵以及冷热电三联供设备，所述模型构建模块构建的所述能效分析模型具体为：
其中，Fboil是所述锅炉的燃料量，FCHP是所述冷热电三联供设备用于热电联产的燃料量；ηboil为所述锅炉的产热效率，ηCHP,h为所述冷热电三联供设备的产热效率，ηCHP,e是所述冷热电三联供设备产电的效率；Eh、Ec分别是所述热泵用于制热、制冷的电力需求；COPh、COPc、EERc分别是电力制热、热力制冷、电力制冷技术的效率；Dh、Dc、De分别是全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量；a是所述评估对象的制冷负荷与固定电力负荷的比例；b是所述评估对象的制热负荷与固定电力负荷的比例；所述固定电力负荷是指不用于制冷和制热的电负荷；指标参数x，为所述评估对象中所述锅炉和所述冷热电三联供设备的容量比；指标参数y为通过所述热泵的制冷量与所述评估对象的制冷总负荷的比例；指标参数z，为通过热泵制热量与所述评估对象的制热总负荷的比例。
优选的，还包括：处理模块，用于根据所述评估对象可获取到的能源种类，选择可用的多个供能设备。
优选的，所述优化模块，还用于将所述评估对象的综合能源待评估方案中指标参数与所述目标能效指标参数进行比对，查找出待优化指标参数，并根据所述待优化指标参数以及目标能效指标参数，对所述评估对象的所述综合能源待评估方案中的待优化指标参数进行优化。
通过本发明提供的一种综合能源评估优化方法及系统，能够带来以下至少一种有益效果：
1、本发明建立的能效分析模型结合了整个评估对象的能源需求与消耗，并结合了多个供能设备的能效情况，具有综合分析能力，其分析结果有非常高的准确性。
2、本发明将综合能源待评估方案中的指标参数和所述目标能效指标参数进行比对，能够有效分析出需要改进的指标参数，对评估方案进行改进，优化评估对象的能效。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种综合能源评估优化方法及系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明一种综合能源评估优化方法的一个实施例的流程图；
图2是本发明一种综合能源评估优化方法的另一个实施例的流程图；
图3是本发明一种综合能源评估优化系统的一个实施例的结构示意图。
附图标号说明：
1-获取模块、2-模型构建模块、3-计算模块、4-优化模块、5-处理模块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本发明提供了一种综合能源评估优化方法的一个实施例，如图1所示，包括：
S1获取评估对象的全年制冷能源需求量、全年制热能源需求量、全年电力需求量；
S3根据所述全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量，所述评估对象的全年能源消耗量以及所述评估对象的多个供能设备的能效参数，建立能效分析模型；
S4根据所述多个供能设备分别对应的标准能效参数，计算所述能效分析模型的目标能效，以及在所述目标能效下的目标能效指标参数；
S5根据所述能效分析模型的所述目标能效，以及所述目标能效指标参数，对所述评估对象的综合能源待评估方案进行优化。
本实施例中的评估对象包括工业园区、大型社区等区域建筑，对于这些建筑，在设计时需要考虑其能源消耗的问题。将园区、社区内多个用能、产能进行对象综合考虑，构建集中与分布相协同、可再生能源与化石能源相融合的综合能源系统，可增加再生能源利用率，提高需求侧能源利用率。但是在设计初期构建综合能源系统设计方案时，往往会存在设计不足之处，因此，本实施例构建了一能效分析模型，计算出评估对象最理想的目标效能以及最理想的目标能效指标参数，对评估对象的综合能源待评估方案进行优化。
具体的，为实现评估优化的目的，首先需要建立能效分析模型。可根据评估对象的项目基础数据资料，获取项目全年逐时建筑冷热电负荷，根据逐时负荷得到全年建筑冷热量需求，这里电力需求不包括空调用电。全年建筑冷热电量需求如下：
其中Dh、Dc、De分别是全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量；dc,i，dh,i，de,i分别是i时刻的制冷能源需求量、制热能源需求量、电力需求量，i是时刻，全年共8760小时。
其次，根据所述全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量，所述评估对象的全年能源消耗量以及所述评估对象的多个供能设备的能效参数，建立能效分析模型；
对于不同的供能设备，其国家规定的标准能效参数是不一样的，以热泵为例，国内标准规范(《冷水机组能效限定值及能效等级GB19577-2015》)中对热泵设备能效的规定如表1所示：
表1能效等级指标
由于每个供能由设备的性能不一样，其标准能效参数也不一样，需要根据评估对象的综合能源待评估方案中涉及到的多个供能设备，查找出对应的标准能效参数，再将这些供能设备分别对应的标准能效参数带入到能效分析模型中，计算出最理想的目标能效，以及能效分析模型在目标能效下的目标能效指标参数，即本实施例中的评估标准。将评估对象的综合能源待评估方案与目标能效指标参数进行比对，即可发现出现有的待评估方案存在哪些不足。并对这些不足之处进行优化。
如图2所示，本发明还提供了一种综合能源评估优化方法的另一个实施例，包括：
S11获取评估对象的逐时制冷负荷、逐时制热负荷、逐时电力负荷；
S12根据所述逐时制冷负荷、所述逐时制热负荷、所述逐时电力负荷，计算出所述评估对象的全年制冷能源需求量、全年制热能源需求量、全年电力需求量；
S2根据所述评估对象可获取到的能源种类，选择可用的多个供能设备；
S3根据所述全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量，所述评估对象的全年能源消耗量以及所述评估对象的多个供能设备的能效参数，建立能效分析模型；
所述供能设备包括锅炉、热泵以及冷热电三联供设备，所述能效分析模型具体为：
其中，Fboil是所述锅炉的燃料量，FCHP是所述冷热电三联供设备用于热电联产的燃料量；
ηboil为所述锅炉的产热效率，ηCHP,h为所述冷热电三联供设备的产热效率，ηCHP,e是所述冷热电三联供设备产电的效率；
Eh、Ec分别是所述热泵用于制热、制冷的电力需求；
COPh、COPc、EERc分别是电力制热、热力制冷、电力制冷技术的效率；
Dh、Dc、De分别是全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量；
a是所述评估对象的制冷负荷与固定电力负荷的比例；b是所述评估对象的制热负荷与固定电力负荷的比例；所述固定电力负荷是指不用于制冷和制热的电负荷；
指标参数x，为所述评估对象中所述锅炉和所述冷热电三联供设备的容量比；指标参数y为通过所述热泵的制冷量与所述评估对象的制冷总负荷的比例；指标参数z，为通过热泵制热量与所述评估对象的制热总负荷的比例。
S4根据所述多个供能设备分别对应的标准能效参数，计算所述能效分析模型的目标能效，以及在所述目标能效下的目标能效指标参数；
S51将所述评估对象的综合能源待评估方案中指标参数与所述目标能效指标参数进行比对，查找出待优化指标参数；
S52根据所述待优化指标参数以及目标能效指标参数，对所述评估对象的所述综合能源待评估方案中的待优化指标参数进行优化。
具体的，本发明在计算得到评估对象的全年制冷能源需求量、全年制热能源需求量、全年电力需求量后，可根据当前可获取到的能源种类，选择可用的供能设备，本实施例以热泵、锅炉和冷热电三联供设备为已选择的供能设备为例，以此建立的能效分析模型。
计算能效分析模型的最优的目标能效，以及目标能效指标参数的步骤具体如下：
首先，由于不同设备对应的能效指标参数不一样，例如表1所示，风冷式热泵和水冷式热泵分别的能效参数都不一样，因此，需要结合综合能源待评估方案中所采用的供能设备的型号，确定出多个供能设备的标准能效参数，然后，以x,y,z为自变量，分别将标准规范规定的热泵、冷热电三联供设备及锅炉的能效值的上下限及待评估方案选用的相应设备的能效值代入能效分析模型中，再利用数学工具(如偏导计算分析、matlab等数学工具)求得能效分析模型多元函数ηo＝f(x,y,z)的最大值(即本实施例中的目标效能)，以及当得ηo为最大值时对应x,y,z的值(即本实施例中在目标能效下的目标效能指标参数)，得到最为理想的综合能效值。
采用不同性能的设备时，EERc,COPh和ηCHP,e值不同。分别选用不同的EERc,COPh和ηCHP,e值，可以得到不同的能效最大值和不同的系统方案(x,y,z不同)。
根据计算得到的所述能效分析模型的目标能效，以及在所述目标能效下的目标能效指标参数，首先比较待评估方案选用的供能设备的能效值是否在标准规范给定的范围内，若不在标准规范规定的范围内则待评估方案评估不通过。若待评估方案选用的设备其能效值均在标准规范规定的范围内，则将待评估方案与相应的根据能效分析式计算得到的参数x、y、z进行比较，筛选出其中存在差异的待优化指标参数，得到待评估方案中有待提升的环节，提出相应的改进建议。
本发明提供了一种综合能源评估优化系统的一个实施例，包括：
获取模块1，用于获取评估对象的全年制冷能源需求量、全年制热能源需求量、全年电力需求量；
模型构建模块2，与所述获取模块1电连接，用于根据所述全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量，所述评估对象的全年能源消耗量以及所述评估对象的多个供能设备的能效参数，建立能效分析模型；
计算模块3，与所述模型构建模块2电连接，根据所述多个供能设备分别对应的标准能效参数，计算所述能效分析模型的目标能效，以及在所述目标能效下的目标能效指标参数；
优化模块4，与所述计算模块3电连接，用于根据所述能效分析模型的所述目标能效，以及所述目标能效指标参数，对所述评估对象的综合能源待评估方案进行优化。
本实施例中的评估对象包括工业园区、大型社区等区域建筑，对于这些建筑，在设计时需要考虑其能源消耗的问题。将园区、社区内多个用能、产能进行对象综合考虑，构建集中与分布相协同、可再生能源与化石能源相融合的综合能源系统，可增加再生能源利用率，提高需求侧能源利用率。但是在设计初期构建综合能源系统设计方案时，往往会存在设计不足之处，因此，本实施例构建了一能效分析模型，计算出评估对象最理想的目标效能以及最理想的目标能效指标参数，对评估对象的综合能源待评估方案进行优化。
具体的，为实现评估优化的目的，首先需要建立能效分析模型。可根据评估对象的项目基础数据资料，获取项目全年逐时建筑冷热电负荷，根据逐时负荷得到全年建筑冷热量需求，这里电力需求不包括空调用电。全年建筑冷热电量需求如下：
其中Dh、Dc、De分别是全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量；dc,i，dh,i，de,i分别是i时刻的冷、热、电负荷，i是时刻，全年共8760小时。
其次，根据所述全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量，所述评估对象的全年能源消耗量以及所述评估对象的多个供能设备的能效参数，建立能效分析模型；
由于每个供能由设备的性能不一样，其标准能效参数也不一样，需要根据评估对象的综合能源待评估方案中涉及到的多个供能设备，查找出对应的标准能效参数，再将这些供能设备分别对应的标准能效参数带入到能效分析模型中，计算出最理想的目标能效，以及能效分析模型在目标能效下的目标能效指标参数，即本实施例中的评估标准。将评估对象的综合能源待评估方案与目标能效指标参数进行比对，即可发现出现有的待评估方案存在哪些不足。并对这些不足之处进行优化。
如图3所示，本发明还提供了一种综合能源评估优化系统的另一个实施例，包括：
所述获取模块1，还用于获取评估对象的逐时制冷负荷、逐时制热负荷、逐时电力负荷；
所述计算模块3，与所述获取模块1电连接，用于根据所述逐时制冷负荷、所述逐时制热负荷、所述逐时电力负荷，计算出所述评估对象的全年制冷能源需求量、全年制热能源需求量、全年电力需求量；
处理模块5，用于根据所述评估对象可获取到的能源种类，选择可用的多个供能设备；
模型构建模块2，分别与所述获取模块1、所述处理模块5电连接，用于根据所述全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量，所述评估对象的全年能源消耗量以及所述评估对象的多个供能设备的能效参数，建立能效分析模型；所述供能设备包括锅炉、热泵以及冷热电三联供设备，所述模型构建模块2构建的所述能效分析模型具体为：
其中，Fboil是所述锅炉的燃料量，FCHP是所述冷热电三联供设备用于热电联产的燃料量；
ηboil为所述锅炉的产热效率，ηCHP,h为所述冷热电三联供设备的产热效率，ηCHP,e是所述冷热电三联供设备产电的效率；
Eh、Ec分别是所述热泵用于制热、制冷的电力需求；
COPh、COPc、EERc分别是电力制热、热力制冷、电力制冷技术的效率；
Dh、Dc、De分别是全年制冷能源需求量、所述全年制热能源需求量、所述全年电力需求量；
a是所述评估对象的制冷负荷与固定电力负荷的比例；b是所述评估对象的制热负荷与固定电力负荷的比例；所述固定电力负荷是指不用于制冷和制热的电负荷；
指标参数x，为所述评估对象中所述锅炉和所述冷热电三联供设备的容量比；指标参数y为通过所述热泵的制冷量与所述评估对象的制冷总负荷的比例；指标参数z，为通过热泵制热量与所述评估对象的制热总负荷的比例。
计算模块3，与所述模型构建模块2电连接，根据所述多个供能设备分别对应的标准能效参数，计算所述能效分析模型的目标能效，以及在所述目标能效下的目标能效指标参数；
优化模块4，还用于将所述评估对象的综合能源待评估方案中指标参数与所述目标能效指标参数进行比对，查找出待优化指标参数，并根据所述待优化指标参数以及目标能效指标参数，对所述评估对象的所述综合能源待评估方案中的待优化指标参数进行优化。
在计算得到评估对象的全年制冷能源需求量、全年制热能源需求量、全年电力需求量后，可根据当前可获取到的能源种类，选择可用的供能设备，本实施例以热泵、锅炉和冷热电三联供设备为已选择的供能设备为例，以此建立的能效分析模型。
在计算能效分析模型的最优的目标能效，以及目标能效指标参数的步骤具体如下：
首先，由于不同设备对应的能效指标参数不一样，例如表1所示，风冷式热泵和水冷式热泵分别的能效参数都不一样，因此，需要结合综合能源待评估方案中所采用的供能设备的型号参数，确定出多个供能设备的标准能效参数，然后，以x,y,z为自变量，分别将标准规范规定的热泵、冷热电三联供设备及锅炉的能效值的上下限及待评估方案选用的相应设备的能效值代入能效分析模型中，再利用数学工具(如偏导计算分析、matlab等)求得能效分析模型多元函数ηo＝f(x,y,z)的最大值(即本实施例中的目标效能)，以及当得ηo为最大值时对应x,y,z的值(即本实施例中在目标能效下的目标效能指标参数)，得到最为理想的综合能效值。
采用不同性能的设备时，EERc,COPh和ηCHP,e值不同。分别选用不同的EERc,COPh和ηCHP,e值，可以得到不同的能效最大值和不同的系统方案(x,y,z不同)。
根据计算得到的所述能效分析模型的目标能效，以及在所述目标能效下的目标能效指标参数，首先比较待评估方案选用的供能设备的能效值是否在标准规范给定的范围内，若不在标准规范规定的范围内则待评估方案评估不通过。若待评估方案选用的设备其能效值均在标准规范规定的范围内，则将待评估方案与相应的根据能效分析式计算得到的参数x、y、z进行比较，筛选出其中存在差异的项，得到待评估方案中有待提升的环节，提出相应的改进建议。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。