园区综合能源系统的全年逐时能源供应能力的确定方法与流程

文档序号:30390702发布日期:2022-06-11 15:26阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种园区综合能源系统的全年逐时能源供应能力的确定方法,其特征是:包括以下步骤:步骤1:将各个能源转化技术的初投资转化到各个时刻中,并与各个能源转化技术在各个时刻的运行费用、维护费用进行相应累加,获得各个能源转化技术的统一量化指标scost
t,j
;步骤2:计算各个能源转化技术在约束条件下的运行功率和配置容量;步骤3:利用迭代方法,解耦计算τ时刻下园区综合能源系统的微冷网、微热网、微电网中各个能源转化技术的运行功率和配置容量;步骤4:利用迭代方法,计算全年8760小时内的各个能源转化技术的运行功率和配置容量,并输出园区综合能源系统全年逐时的能源供应量。2.根据权利要求1所述的园区综合能源系统的全年逐时能源供应能力的确定方法,其特征是:所述的步骤1中,统一量化指标的方程为:其中,scost
τ,j
为能源转化技术j在τ时刻的成本水平,单位为:/元;t=1,

,8760,8760为全年的总小时数;q
t,j
为能源转化技术j在t时刻的出力,单位为:kwh;q
τ,j
为能源转化技术j在τ时刻的出力,单位为:kwh;a
j
为基本电费系数;α
j
为固定维护费用系数;为初投资成本系数;β
j
为变动维护成本系数;ε
j
为运行成本系数;所述的统一量化指标方程(1)的优化目标为:各个能源转化技术在τ时刻的成本水平总和scost
τ,total
最小,即:f=min(scost
τ,total
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2);建立所述的统一量化指标方程(1)的约束条件:其中,q为q
τ,j
的列向量,是自变量;a
·
q≤b为线性不等式约束,主要包括网络间的耦合约束:微冷网和微电网之间的溴化锂制冷约束、微热网和微电网之间的溴化锂制热约束;
a
eq
·
q=b
eq
为线性等式约束,主要包括能量守恒约束;其中,是τ时刻园区除电制冷和热泵所耗电量之外的电负荷;是τ时刻园区热泵制热所耗电量;是τ时刻园区电制冷机组制冷所耗电量;是τ时刻园区所有的冷负荷;是τ时刻园区所有的热负荷;c
τ,lose
是τ时刻园区输冷的冷损失,其方程为:h
τ,lose
是τ时刻园区输热的热损失,其方程为:其中,k表示输送管道的平均传热系数,为1.1-1.5w/(m2·
℃);δt表示管网内介质与管网外周围介质之间的平均温差,单位为℃;∈表示管网各局部附件的热损失系数;d
i
表示第i段管段的公称直径,单位为m;l
i
表示第i段管段的长度,单位为m;lb≤q≤ub为上下限约束,主要包括各个能源转化技术的出力上限约束;其中,下限约束lb的转置向量为:lb

=|0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8);上限约束ub的转置向量为:ub

=|10
15 10
15 10
15 10
15 10
15 10
15 10
15 ub
8 ub
9 ub
10 ub
11
|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9);本时刻的出力还受到上一时刻出力的约束,即:其中,表示能源转化技术j在一小时内的最大出力上升量;表示能源转化技术j在一小时内的最大出力下降量;q0为q的初始值;输入大电网和燃气的价格以及各个能源转化技术的基本参数,计算方程(1)中的系数α
j
、α
j
、β
j
和ε
j
。3.根据权利要求2所述的园区综合能源系统的全年逐时能源供应能力的确定方法,其
特征是:两种不同的所述的能源转化技术在τ时刻的出力q
τ,1
和q
τ,2
的差值定义为:δq
τ,1-2
=q
τ,1-q
τ,2
,当时,由该两种不同能源转化技术组成的能源网络的能源供应成本最低;此时,能满足的能源需求为q
τ,1
+q
τ,2
,可以得到方程:令y=δq
τ,1-2
,x=q
τ,2
,则:2x+y=∑q
τ,j
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11);其中,∑q
τ,j
指τ时刻该两种不同能源转化技术所供应的能源总量。综合方程(10)和方程(11)求解两种不同能源转化技术在τ时刻的出力q
τ,1
和q
τ,2
;同理,求解各个能源转化技术j在τ时刻的出力q
τ,j
。4.根据权利要求3所述的园区综合能源系统的全年逐时能源供应能力的确定方法,其特征是:步骤3包括以下分步骤:步骤3.1:利用所述的方程(1)、方程(2)和方程(3)计算制冷消耗的电量e
k,c
、溴化锂机组(aru)制冷消耗的废热量whu
k,c
和输送冷量消耗的电量e
c,s
;步骤3.2:利用所述的方程(1)、方程(2)和方程(3)计算制热消耗的电量e
k,h
、溴化锂机组(aru)制热消耗的废热量whu
k,h
和输送热量消耗的电量e
h,s
;步骤3.3:计算燃气发电机组产生的废热量awh
k
;步骤3.4:判断燃气发电机组产生的废热量awh
k
与溴化锂机组制热消耗的废热量whu
k,h
或溴化锂机组制冷消耗的废热量whu
k,c
的相对大小。5.根据权利要求4所述的园区综合能源系统的全年逐时能源供应能力的确定方法,其特征是:所述的步骤3.1中,制冷消耗的电量e
k,c
的计算方程为:其中,q
τ,3
表示在τ时刻电制冷机组的出力,由步骤2计算得到;cop3表示在τ时刻电制冷机组的效率;溴化锂机组制冷消耗的废热量whu
k,c
的计算方程为:其中,q
τ,2
表示在τ时刻溴化锂机组制冷时的出力,由步骤2计算得到;cop2表示在τ时刻溴化锂机组的效率;输送冷量消耗的电量e
c,s
的计算方程为:其中,g1表示微冷网中的输送流量,单位为:t/h;r1表示微冷网的平均比摩阻,单位为:pa/m;
l1表示微冷网的管路总长度,单位为:m;ω1表示微冷网中局部阻力占所有阻力的比值;ρ表示输送介质的密度,输送介质为水,单位为:kg/m3;η
p
表示用于输送介质的输送设备的机电效率,η
p
取0.5-0.7。6.根据权利要求4所述的园区综合能源系统的全年逐时能源供应能力的确定方法,其特征是:所述的步骤3.2中,制热消耗的电量e
k,h
的计算方程为:其中,q
τ,4
表示在τ时刻热泵的出力,由步骤2计算得到,cop4表示在τ时刻热泵的效率;溴化锂机组制热消耗的废热量whu
k,h
的计算方程为:其中,q
τ,2
表示在τ时刻溴化锂机组制热时的出力,由步骤2计算得到;cop2表示在τ时刻溴化锂机组的效率;输送热量消耗的电量e
h,s
的计算方程为:其中,g2表示微热网中的输送流量,单位为:t/h;r2表示微热网的平均比摩阻,单位为:pa/m;l2表示微热网的管路总长度,单位为:m;ω2表示微热网中局部阻力占所有阻力的比值;ρ表示微热网中输送介质的密度,输送介质为水,单位为:kg/m3;η
p
表示用于输送介质的输送设备的机电效率,η
p
取0.5-0.7。7.根据权利要求4所述的园区综合能源系统的全年逐时能源供应能力的确定方法,其特征是:所述的步骤3.3中,燃气发电机组产生的废热量awh
k
计算方程为:其中,η1表示燃气发电机组的发电效率,η
awh
表示燃气发电机组废热中被利用的比例。8.根据权利要求4所述的园区综合能源系统的全年逐时能源供应能力的确定方法,其特征是:所述的步骤3.4中,若awh
k
>whu
k,c
,结束计算,转至步骤4;若awh
k
≤whu
k,c
,令q
τ,2
≤awh
k
*cop
aru
,并返回步骤3.1;其中,q
τ,2
表示溴化锂机组制冷时在τ时刻的出力,cop
aru
表示溴化锂机组的制冷效率,cop
aru
取1.2;若awh
k
>whu
k,h
,结束计算,转至步骤4;若awh
k
≤whu
k,h
,令q
τ,2
≤awh
k
*cop
aru
,并返回步骤3.1;其中,q
τ,2
表示溴化锂机组制热时在τ时刻的出力,cop
aru
表示溴化锂机组的制热效率,cop
aru
取1.2。9.根据权利要求1所述的园区综合能源系统的全年逐时能源供应能力的确定方法,其特征是:所述的步骤4包括以下分步骤:
步骤4.1:当τ=1时,此时通过步骤3计算得到各个能源转化技术的出力和配置容量;步骤4.2:当τ=2时,max(q
t,j
)=q
1,j
或q
2,j
,通过步骤3计算得到各个能源转化技术的出力和配置容量;步骤4.3:当时,将方程(1)转化为方程(17),通过步骤3计算得到各个能源转化技术的出力和配置容量;其中,t=(1,...,τ);步骤4.4:重复步骤4.3,进行迭代计算,直至一个计算周期结束,即τ=8760;步骤4.5:在一个计算周期结束后,τ=1,将方程(17)转化为方程(18),重复步骤4.1至步骤4.4,计算得到各个能源转化技术的出力和配置容量;其中,t=(1,...,8760)。10.根据权利要求9所述的园区综合能源系统的全年逐时能源供应能力的确定方法,其特征是:在所述的步骤4.5中,设定检测系数ζ,检测系数ζ的计算方程为:其中,q

τ,j
代表技术j在上一个计算周期中τ时刻的出力;scost

t,total
表示上一个计算周期中各个能源转化技术在t时刻的成本水平总和;当ζ≤ζ0时,停止迭代计算,ζ0取0.02。

技术总结
本发明公开了一种园区综合能源系统的全年逐时能源供应能力的确定方法,包括步骤:1、将各个能源转化技术的初投资转化到各个时刻中,并与运行费用、维护费用累加,获得各个能源转化技术的统一量化指标;2、计算各个能源转化技术在约束条件下的运行功率和配置容量;3、迭代解耦计算τ时刻下园区综合能源系统的微冷网、微热网、微电网中各个能源转化技术的运行功率和配置容量;4、迭代计算全年8760小时内的各个能源转化技术的运行功率和配置容量,输出园区综合能源系统全年逐时的能源供应量。本发明通过跨时刻的离散化迭代计算可实现园区综合能源系统全年8760小时的能源供应逐时计算,为能源的供需匹配提供了可量化的求解方法。为能源的供需匹配提供了可量化的求解方法。为能源的供需匹配提供了可量化的求解方法。


技术研发人员:刘志渊 马明磊 张世武 王健 姜安庆
受保护的技术使用者:中国建筑第八工程局有限公司
技术研发日:2022.03.01
技术公布日:2022/6/10
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