能源处理方法、装置、计算机可读存储介质及计算机设备与流程

1.本发明涉及新能源及节能技术领域，具体而言，涉及一种能源处理方法、装置、计算机可读存储介质及计算机设备。


背景技术：

2.在相关技术中，针对某一区域内的能源规划，通常采用多能流互补的电热协同规划与调度策略，即通过该区域内的高品位、低品位能源互补协同的方式进行能源规划，但该方法并不能仅针对低品位清洁能源进行高效的协同调度。
3.因此，在相关技术中，存在针对难以利用的低品位区域清洁能源难以进行灵活高效的协同规划的技术问题。
4.针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种能源处理方法、装置、计算机可读存储介质及计算机设备，以至少解决针对难以利用的低品位区域清洁能源难以进行灵活高效的协同规划的技术问题。
6.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种能源处理方法，包括：确定待规划区域的能源参数，其中，待规划区域中包括负荷点和供能点；基于能源参数，负荷点和供能点，确定待规划区域中的子供区，以及与子供区对应的能源枢纽；确定能源枢纽的设备配置参数。
7.可选的，基于能源参数，负荷点和供能点，确定待规划区域中的子供区，以及与子供区对应的能源枢纽，包括：以能源枢纽为变量，确定第一距离与第二距离之和，其中，第一距离为能源枢纽到负荷点的距离，第二距离为能源枢纽到供能点的距离；在第一距离与第二距离之和最小的情况下，确定子供区以及能源枢纽。
8.可选的，在第一距离与第二距离之和最小的情况下，确定子供区以及能源枢纽之前，还包括：确定第一距离与第二距离之和随能源枢纽变化时对应的函数曲线；对函数曲线进行分段线性拟合，得到分段线性函数；基于分段线性函数，对第一距离与第二距离之和进行更新。
9.可选的，确定能源枢纽的设备配置参数，包括：以能源枢纽的设备配置参数为变量，确定子供区的综合成本；在综合成本最小的情况下，确定能源枢纽的设备配置参数。
10.可选的，上述方法还包括：基于子供区中能源枢纽的位置，负荷点的位置，供能点的位置以及能源枢纽的设备配置参数，确定子供区的供能路线。
11.可选的，上述方法用于能源转换效率低于预设阈值的清洁能源的规划。
12.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种能源处理装置，包括：第一确定模块，用于确定待规划区域的能源参数，其中，待规划区域中包括负荷点和供能点；第二确定模块，用于基于能源参数，负荷点和供能点，确定待规划区域中的子供区，以及与子供区对应的能源枢纽；第三确定模块，用于确定能源枢纽的设备配置参数。
13.可选的，第二确定模块包括：第一确定单元，用于以能源枢纽为变量，确定第一距离与第二距离之和，其中，第一距离为能源枢纽到负荷点的距离，第二距离为能源枢纽到供能点的距离；第二确定单元，用于确定第一距离与第二距离之和最小时对应的子供区以及能源枢纽。
14.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项的能源处理方法。
15.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器存储有计算机程序；处理器，用于执行存储器中存储的计算机程序，计算机程序运行时使得处理器执行上述任意一项的能源处理方法。
16.在本发明实施例中，采用双层规划的方式，针对待规划区域中的低品位清洁能源，一方面，以能源枢纽到负荷点以及能源枢纽到供能点的距离之和最小作为目标，基于能源参数，负荷点以及供能点，完成该待规划区域中子供区的划分以及与子供区对应的能源枢纽的确定，另一方面，以子供区中进行能源规划时的综合成本最小作为目标，确定能源枢纽处的设备配置参数，从而实现了针对低品位清洁能源进行低成本、高效灵活的规划利用的技术效果，进而解决了针对难以利用的低品位区域清洁能源难以进行灵活高效的协同规划的技术问题。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1是根据本发明实施例提供的能源处理方法的流程图；
19.图2是根据本发明可选实施方式提供的面向区域清洁供能的电热协同能量流动示意图；
20.图3是根据本发明可选实施方式提供的电热协同双层规划模型示意图；
21.图4是根据本发明可选实施方式提供的二次函数分段线性化示意图；
22.图5是根据本发明可选实施方式提供的交替迭代算法流程图；
23.图6是根据本发明可选实施方式提供的应用示例待规划地区示意图；
24.图7是根据本发明可选实施方式提供的供暖季典型日电负荷图；
25.图8是根据本发明可选实施方式提供的电热协同供能规划结果；
26.图9是根据本发明可选实施方式提供的供暖季典型日的电负荷、热泵、有机朗肯循环功率变化示意图；
27.图10是根据本发明可选实施方式提供的供暖季典型日的风电(wt)、热泵(hp)、有机朗肯循环(orc)功率变化示意图；
28.图11是根据本发明可选实施方式提供的不同供能方案规划参数对比图；
29.图12是根据本发明可选实施方式提供的能源处理装置的结构框图。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的
附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
31.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
32.根据本发明实施例，提供了一种能源处理的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
33.图1是根据本发明实施例提供的能源处理方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
34.步骤s102，确定待规划区域的能源参数，其中，待规划区域中包括负荷点和供能点；
35.步骤s104，基于能源参数，负荷点和供能点，确定待规划区域中的子供区，以及与子供区对应的能源枢纽；
36.步骤s106，确定能源枢纽的设备配置参数。
37.通过上述步骤，采用双层规划的方式，针对待规划区域中的能源，一方面，基于能源参数，负荷点和供能点进行能源枢纽的规划，即，完成该待规划区域中子供区的划分以及与子供区对应的能源枢纽的确定，另一方面，对能源枢纽的设备配置参数进行规划，从而实现了针对该待规划区域内的能源进行低成本、高效灵活的规划利用的技术效果，进而解决了针对难以利用的低品位区域清洁能源难以进行灵活高效的协同规划的技术问题。
38.需要说明的是，上述实施例中的负荷点为能源输送的目的地，供能点为能源输送的起始点，其中，供能点处可以是电能也可以是热能，能源枢纽用于基于其设备配置参数来在其对应的子供区中进行能源的转换，规划和传输。
39.需要说明的是，在本实施例中，可以先对待规划区域中的能源种类与利用方式进行分析，例如，需要对待规划区域中的100℃以下的低温余热进行规划利用时，可以先确定出该区域内的低温余热主要包括地源热、生活污水余热、低温工业余热、数据中心余热，等等，不同种类的热能可以对应于不同的利用方式，例如，对于地源热，可以采用地源热泵技术，由地源热泵将获得的低品位热能通过热泵提升到高品位热能输入区域热网，等等。在确定出待规划区域中的能源种类与利用方式之后，就可以准确确定出待规划区域中的负荷点与供能点。
40.作为一种可选的实施例，基于能源参数，负荷点和供能点，确定待规划区域中的子供区，以及与子供区对应的能源枢纽，包括：以能源枢纽为变量，确定第一距离与第二距离
之和，其中，第一距离为能源枢纽到负荷点的距离，第二距离为能源枢纽到供能点的距离；在第一距离与第二距离之和最小的情况下，确定子供区以及能源枢纽。通过上述规划过程，可以基于负荷点和供能点将待规划区域划分成若干个子供区，每个子供区对应确定出一个到负荷点及供能点距离之和最小的能源枢纽，则每个子供区都可以作为一种相较独立的单元区域来实现该区域内的能源协同调度，同时，由于在确定每个子供区中的能源枢纽的位置时，将上述的第一距离和第二距离之和最小作为规划目标，因此，利用由此确定出的能源枢纽可以进行快速的能源输送，同时还可以降低能源输送管道等的建设成本。
41.作为一种可选的实施例，在第一距离与第二距离之和最小的情况下，确定子供区以及能源枢纽之前，还包括：确定第一距离与第二距离之和随能源枢纽变化时对应的函数曲线；对函数曲线进行分段线性拟合，得到分段线性函数；基于分段线性函数，对第一距离与第二距离之和进行更新。由于本实施例需要通过令第一距离和第二距离之和来确定能源枢纽的位置，而根据第一距离和第二距离之和可以得到的是一种以能源枢纽的位置为变量的函数关系，针对该函数关系的求解又较为复杂，因此，在本实施例中，通过对上述的函数关系进行简化来提高求解能源枢纽的位置的效率，简化的方式可以有多种，例如，可以采用分段线性化的方式，即针对第一距离与第二距离之和随能源枢纽的位置变化时对应的函数曲线进行分段线性拟合，得到分段线性函数，基于该分段线性函数来求解第一距离与第二距离之和最小时对应的能源枢纽的位置，可以大大简化求解难度，提升能源枢纽位置确定的效率。
42.需要说明的是，在对上述的函数曲线进行分段线性拟合时，可以根据实际应用需求来对拟合操作进行调整，例如，可以对上述的函数曲线根据定义域分割为k个线性段，其中k就代表线性分段的数量，k的值越大，分段数量越多，则线性拟合精度越高，而k的值较小时，分段数量就较少，则基于第一距离与第二距离之和求解能源枢纽的位置时的速度就更快。另外，在对上述的函数曲线进行分段线性拟合时，还需要确保划分出的每段函数都是紧密衔接的。
43.作为一种可选的实施例，确定能源枢纽的设备配置参数，包括：以能源枢纽的设备配置参数为变量，确定子供区的综合成本；在综合成本最小的情况下，确定能源枢纽的设备配置参数。在确定出待规划区域中的子供区以及每个子供区中的能源枢纽之后，就可以继续对能源枢纽处建设的各个设备的具体能源容量配置参数进行规划。能源枢纽处可以根据能源规划需求建设多种设备，例如，可以有热电联产机组，燃气锅炉，有机朗肯循环，循环水泵，电、热储能设备，等等，不同的设备对应设立不同的运行约束条件，在负荷点和供能点处也可以建设相应设备，例如，在针对待规划区域中的热能进行规划协同时，可以在负荷点和供能点处相应建设分布式热泵设备，等等。而基于上述得到的能源枢纽处各设备对应的运行约束条件，以及各子供区中的负荷点、供能点，以综合成本最低为目标，就可以确定出各子供区中的能源枢纽处的设备配置参数。
44.需要说明的是，在上述针对子供区、能源枢纽以及设备配置参数进行规划时，为了追求更好的能源规划效果，可以将两次规划得到的子供区和能源枢纽，以及设备配置参数作为影响因素，重新对规划结果进行优化调整，例如，可以将第一次规划得到的能源枢纽的设备配置参数作为影响因素，重新基于能源参数，负荷点和供能点，以第一距离和第二距离之和最小作为目标，确定待规划区域中的子供区以及与子供区对应的能源枢纽，而根据重
新确定出的子供区以及能源枢纽，可以再以综合成本最小为目标，对能源枢纽的设备配置参数进行优化调整，由此反复迭代调整之后，就可以得到对于该待规划区域来说，既满足第一距离与第二距离之和足够小，且综合车让人你根本也足够低的子供区、能源枢纽以及设备配置参数的最优规划结果。
45.需要说明的是，在进行上述的迭代优化规划时，为了提高规划效率，可以通过采用双层规划模型的方式，即利用双层规划模型中的上层规划模型，将上述第一距离与第二距离之和最小作为目标函数，基于能源参数、负荷点和供能点来确定待规划区域中的子供区及各子供区对应的能源枢纽(例如，可以采用维诺图法、负荷矩法等方法来确定)，且该上层规划模型将得到的规划结果传递给上层规划模型中的下层规划模型，并利用下层规划模型基于子供区的划分，各子供区的能源枢纽，以及预设的约束条件(例如，能源枢纽处各设备的运行约束条件等)，将综合成本最小作为目标函数，确定出各能源枢纽的设备配置参数，同时，下层规划模型将确定出的设备配置参数再次反馈给上层规划模型，由此反复迭代计算，得到最终的最优规划结果。
46.需要说明的是，在构建上述双层规划模型时，由于上层规划模型与下层规划模型之间存在非线性关系，在本实施例中，为了确定出该模型中的唯一均衡点，可以采用连续迭代方法求解该双层规划模型对应的稳态模型，例如，可以通过迭代值更新求解模型参数的方式，在误差属于容许误差范围内或满足预设迭代次数的情况下，得到上述双层规划模型的稳态模型。
47.作为一种可选的实施例，上述方法还包括：基于子供区中能源枢纽的位置，负荷点的位置，供能点的位置以及能源枢纽的设备配置参数，确定子供区的供能路线。在确定出待规划区域中的子供区、与子供区对应的能源枢纽以及能源枢纽的设备配置参数之后，可以基于各子供区中的负荷点、供能点以及能源枢纽的位置，确定各子供区中的供能路线，该供能路线可用于实现在负荷点、供能点以及能源枢纽之间的能源输送。
48.作为一种可选的实施例，上述方法用于能源转换效率低于预设阈值的清洁能源的规划。在相关技术中，通常采用多能流互补的方式对转换效率高低不同的能源(即高、低品位能源)进行互补形式的协同规划，但却无法只针对低品位清洁能源进行灵活高效的能源规划，但基于本实施例中的方法，通过对待规划区域中能源转换效率低于预设阈值的低品位清洁能源进行子供区、能源枢纽以及设备配置参数的规划，就可以实现低品位清洁能源在节能、低成本、低碳目标下灵活、高效的规划利用。其中，上述的能源转换效率低于预设阈值的清洁能源可以是多种的，例如，可以是100℃以下的低温余热，等等。
49.基于上述实施例及可选实施例，本发明提出一种可选实施方式，下面进行说明。
50.本发明可选实施方式提出一种面向清洁供能低品位热源利用的电热协同规划方法，旨在针对区域可低品位热源，可再生能源发电的整合利用，实现区域供能清洁化与低碳化。图2是根据本发明可选实施方式提供的面向区域清洁供能的电热协同能量流动示意图。
51.为实现上述目的，本发明可选实施方式利用面向区域清洁供能的电热协同模型，其中，上层模型在供区内优化能源枢纽(energy-hub，简写为eh)节点位置，下层模型在考虑电-热潮流基础上，优化设备容量配置，图3是根据本发明可选实施方式提供的电热协同双层规划模型示意图，下面对该方法进行介绍。
52.(1)分析区域清洁能源的种类与采集利用方式
53.由于中高温余热主要来源于工业余热，且目前大多已经回收利用于工厂各工序，所以本发明可选实施方式主要针对100℃以下的低温余热进行研究。区域内主要的低温余热包括地源热、生活污水余热、低温工业余热与数据中心余热。
54.1)地源热
55.地源热泵技术是一种“取热不取水”的间接利用地热的技术，地源热泵系统指以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由地热能交换系统、水源热泵机组、热负荷组成。地源热泵地埋管深度一般只有几十米，仅能获取上部地壳中的热能。上部地壳的地热资源指的是地表以下100m深以内，大多数情况下温度不超过20℃的地热。地源热泵要将获得的低品位热能通过热泵提升到高品位热能输入区域热网。
56.2)生活污水余热
57.根据污水是否直接进入热泵机组，污水源热泵系统可分为直接式与间接式两类。若污水直接进入热泵机组的蒸发器或冷凝器换热则为直接式系统，若污水与中介水换热，中介水进入机组则为间接式系统。间接式系统由于使用换热器替代蒸发器与冷凝器取热，因此对水源水水质的处理要求大大降低。工程实践已经证明，即使是水质极差，完全不加处理的城市原生污水，只要使用旋转反冲洗的防阻技术，整个系统可长期连续安全取热运行。
58.3)低温工业余热
59.工业热源如工业生产中的低温排水即工业余热，大部分在30
ˉ
80℃范围内且余热量全年基本稳定，正好满足低温热水供暖末端装置的要求。但余热排水水温的变化常会影响到生产工艺的运行，不宜直接进行温度或流量的调节。另外其水量及水压也不稳定，因而以工业余热为热源时，常采用热源与管网间接连接的方式确保稳定运行。
60.4)数据中心余热
61.数据中心余热的主要优势表现为量大，稳定和易成规模。而劣势主要表现为品质低(且每换热一次又降低一次品质)，热源、管网、用户匹配困难等。通过优劣势分析，针对数据中心的余热回收利用应扬长避短、因势利导。应优先以大型数据中心的余热利用为主，小规模数据中心产热回收为辅；应优先以园区自用为主，对外输出为辅；应优先以周边建筑利用为主，长距离输送为辅；应优先作为辅助热源进行使用。
62.(2)建立面向区域清洁供能的电热协同双层规划模型
63.在电热协同双层规划模型中，上层规划模型目标函数为综合能源矩最小，根据源荷信息优化eh节点位置；下层规划模型目标函数为综合成本最小，优化设备容量配置。
64.1)上层规划模型
65.在利用上层规划模型进行规划时，需要考虑能源节点的位置与容量。上层优化的目标函数为综合“能源矩”与“负荷矩”之和最小。
[0066][0067]
其中，di(p(x,y),i)为eh节点坐标p(x,y)到第i个广义负荷或能源节点的距离。由于不同能源形式的源、荷量无法对比，所以需要对各类负荷进行标准化，为第k类(k＝1为电能，k＝2为热能)能源形式、第i个节点负荷或能源量标准化的值。
[0068][0069]
其中：为第k类能源，第i个节点的广义负荷量。
[0070][0071]
其中：为第k类能源，第i个节点与eh节点连接的供能线路平均单位长度所产生的费用，包括线路建设投资费用与线路传输损耗费用单位线路建设费用与管径di有关，可表示为二次项形式，如下式所示。
[0072][0073]
2)下层规划模型
[0074]
1、构建下层规划模型中的目标函数
[0075]
目标函数为综合成本最小：
[0076]ctotal
＝c
fac
+c
ex
+c
co2
+c
ab
[0077][0078][0079][0080][0081]
其中：c
total
为综合成本；c
fac
为设备成本，包括建设成本c
fac,inv
与运行成本c
fac,op
；c
ex
为配电网交易成本，p
e,buy
(t)、p
g,buy
(t)分别为t时刻购电量与购气量，分别为t时刻电价与气价；为碳排放成本，λe，λg分别为电能与天然气的单位高功率的碳排放因子，为市场碳价；c
ab
为新能源弃电成本，分别为光伏、风机弃电量，为单位弃电成本。
[0082]
设备成本模型：
[0083][0084][0085]
其中与与分别为热泵、有机朗肯循环、循环水泵、热电联产机组、燃气锅炉、电、热储能单位容量的建设与运行费用；为热泵、有机
朗肯循环、循环水泵、热电联产机组、燃气锅炉、电、热储能的额定容量；p
hp
(t)、p
orc
(t)、p
cp
(t)、p
es
(t)、p
hs
(t)为热泵、有机朗肯循环、循环水泵、热电联产机组、燃气锅炉、电、热储能的实际运行功率。
[0086]
2、构建新能源处理模型
[0087]
新能源处理模型包括光伏模型和风电模型，其中，光伏模型为：
[0088][0089]
式中s(t)为辐照度；s
stp
为标准辐照度；p
pvc
为装机容量；与光伏装机容量有关的系数；为温度有关系数；ta(t)为环境温度；t
stp
为标准温度。
[0090]
风电模型为：
[0091][0092]
其中：v(t)为实际风速，v
rated
为额定功率运行下的标准风速，p
wtc
为标准风速，v
in
、v
out
为切入、切出风速。
[0093]
3、建立设备运行约束条件
[0094]
①
热电联产机组(chp)运行约束：
[0095][0096][0097][0098]
其中为输入天然气量；为chp机组输出电功率；n
chp
为chp机组发电效率，h
vng
为天然气热值；为chp机组发电余热量；；n
hloss
为散热损失率；为chp机组输出热功率；c
ophe
为制热系数。
[0099]
②
燃气锅炉(gb)运行约束：
[0100][0101]
式中为gb输出热功率；为cb输入天然气功率；n
gb
为gb能量转换效率。
[0102]
③
热泵(hp)运行约束：
[0103]
热泵(hp)的运行约束考虑输入功率、温度与输出功率、温度关系：
[0104][0105]
[0106][0107][0108]
其中：为hp输出热能；p
hp
为热泵输入电能；cop为转换系数，取cop＝3；t
in
(t)、t
out
(t)为热泵输入、输出侧的热媒温度。若热泵输入电能数值较大，余热流量无法满足热泵吸收足够热量需求，处于低效率运行状态。热泵机组输入电能存在最大约束，如式(23，24)，p
wh
(t)为余热输入量。
[0109]
④
有机朗肯循环(orc)模型：
[0110][0111]
式中：η为orc发电效率。
[0112]
⑤
循环水泵(cp)模型
[0113]
采用质调节方式，循环水泵(cp)选择定转速水泵选择定转速水泵：
[0114][0115]hj
＝a+klj[0116][0117]
其中p
cp
为循环水泵功率；gj第j个热网管道水流量；hj为第j个热网管道扬程；ρw为介质比重；a、k为与管道材料、结构等有关的参数。
[0118]
⑥
电、热储能设备运行约束：
[0119][0120][0121][0122][0123][0124][0125][0126]
其中：为储能设备t时刻的充放电功率；为储能充、放电效率；p
es
(t)为储能设备t时刻的存储电功率。
[0127][0128][0129]
[0130][0131][0132][0133][0134]
式中：为热储能设备t时刻的充放电功率；为储能的充、放电效率；p
hs
(t)为热储能设备t时刻的存储热功率。
[0135]
4、建立电-热潮流约束
[0136]
电力潮流采用distflow模型：
[0137][0138][0139]vj
(t)＝vi(t)-2(r
ij
p
ij
(t)+x
ij
φ
ij
(t))+(r
ij2
+x
ij2
)i
ij,t
[0140][0141]
其中：p
ij
(t)、φ
ij
为线路有功、无功功率；p
jk
(t)、φ
jk
(t)分别为以末端节点为j的线路有功、无功功率；pj(t)、φj(t)分别为节点有功、无功功率；i
ij
(t)为线路电流的平方；r
ij
、x
ij
为线路阻抗。通过松弛转化为二阶锥模型，已有文献证明，在辐射状电网中，松弛后的distflow模型无损近似非线性潮流方程。
[0142]
①
配电网的节点功率平衡方程为：
[0143][0144]
②
热网潮流包括水力模型与热力模型水力，模型中节点流量平衡方程：
[0145][0146]
其中：ah为热网关联矩阵，为管道流量，为节点流量。
[0147]
③
回路压力平衡方程：
[0148]
bh＝0
[0149]
其中：b为环路关联矩阵，h管道水头损失。
[0150]
④
水头损失方程：
[0151][0152]
⑤
热力模型中节点功率与温度、流量关系：
[0153][0154]
其中：c为水的比热容，t
is
(t)、t
ir
(t)为t时刻节点i的供、回水温度。
[0155]
⑥
管道温度下降：
[0156][0157]
其中：t
i,start
(t)、t
i,end
(t)、ta(t)分别为管段i的首、末端温度与环境温度；
[0158]
⑦
热力拓扑约束：
[0159][0160]
(3)求解步骤(2)中所建立的电热协同双层规划模型
[0161]
1)针对上层规划模型的优化
[0162]
对目标函数中的距离公式进行分段线性化处理，图4是根据本发明可选实施方式提供的二次函数分段线性化示意图，如图4所示，首先将式子根据其定义域分割为k个线性段，k表示线性分段的数量，一般来说，k取值越大，分段数量越多，则线性拟合精度越高。在每个分段内，再进一步对函数关系进行线性拟合，同时还需确保每段函数都是紧密衔接的。具体过程如下：
[0163]
1、引进变量xi'＝(x-xi)2，yi'＝(x-yi)2则可以将式距离公式转化为线性表达式。
[0164]
li＝xi+yi[0165]
2、对方程中的非线性平方项通过分段线性化近似，以为例，确定合适的线性化分段数，将横坐标区间[0，l
i,max
]分成l段。
[0166]
3、在li的可行域内对每个分段点的值进行计算，同时求取所对应的纵坐标的值。
[0167]
4、引入分段所需的辅助0-1变量δ
i,j
，它用来表示所求的点是否落在该线性分段区间内，若是，则δ
i,j
＝1，否则将用下式来表示。
[0168][0169][0170]
l'
i,j
＝l
i,j
kj+bj[0171][0172][0173][0174]
其中为第j个分段首、末端的横坐标，kj、bj分别为第j个分段线段的斜率、截距。
[0175][0176]
上式热泵cop与输入、输出温度呈现非线性关系，本发明可选实施方式考虑稳态模型，则设置热源节点热泵的输入温度一定，负荷节点的热泵输出温度一定。则根据源荷节点
的差异，方程变为热泵cop与输入或输出温度的单一变量方程，对各节点方程依据上述方法进行分段线性化求解。
[0177]
2)针对双层规划模型中连续迭代算法的优化
[0178][0179]
上式热泵输入功率与热泵cop两变量相乘，存在非线性。根据博弈论，该模型存在均衡点且唯一，所以可采用连续迭代方法求解，图5是根据本发明可选实施方式提供的交替迭代算法流程图，如图5所示，具体求解步骤如下：
[0180]
1、对变量进行相乘线性化
[0181][0182]
其中，cop
i,k
'(t)、为第k次的迭代值，cop
i,k
(t)、为第k次求解变量。
[0183]
2、设置容许误差
[0184]
|(cop
i,k
(t)-cop
i,k
'(t))|＜＝ε1[0185][0186]
重复迭代过程，直至误差小于容许值或叠代次数达到最大，计算结束，输出cop
i,k
(t)、值。
[0187]
3、迭代值更新
[0188][0189][0190]
迭代过程采用上次迭代结果与迭代代入值相乘取根号进行更新，增加收敛速度。
[0191]
(4)对步骤(3)求解得到的双层规划模型输入典型日源、荷功率与位置信息、室外温度等参数，获得规划结果。
[0192]
基于上述对本发明可选实施方式的描述，本发明可选实施方式提供了应用示例，具体如下。
[0193]
(1)应用示例描述
[0194]
某待规划区域总占地面积为5.1439平方公里，图6是根据本发明可选实施方式提供的应用示例待规划地区示意图，如图6所示，预规划一片绿色清洁的低碳物流仓储能源示范区。项目一期采暖热负荷为79.97mw，项目二期(综合保税区二期)地块采暖热负荷为74.73mw，项目二期(非保税区)地块建筑面积为90.36万平方米，采暖热负荷为28.27mw。区域内预建设工厂与数据中心，示范区内具有丰富的太阳能、风电、地源热、工业余热与污水余热。源、荷位置如图6所示，1，2，5，6，9节点为负荷节点；3，7，10分别为数据中心余热、工业余热与污水余热节点；4为风电节点，8为光伏节点。
[0195]
计算周期为一年内的供暖季，在供暖季内选择一个典型日，每个典型日分为24个时段，图7是根据本发明可选实施方式提供的供暖季典型日电负荷图。
[0196]
(2)应用示例规划结果
[0197]
1)规划结果描述
[0198]
依据示范区域源-荷位置特点，分为三个子供区，图8是根据本发明可选实施方式提供的电热协同供能规划结果，如图8所示。子供区ⅰ包括节点1，2，3，4，子供区ⅱ包括节点5，6，7，8，子供区ⅲ包括节点9，10。各子供区eh节点(图中方块)规划结果与供能线路如图8所示。
[0199]
各源、荷节点处建设分布式热泵设备，eh节点处建设有chp、gb、orc、cp、hs设备，各设备容量最优配置如表1所示。
[0200]
表1
[0201][0202]
2)电热协同灵活性验证
[0203]
图9是根据本发明可选实施方式提供的供暖季典型日的电负荷、热泵、有机朗肯循环功率变化示意图，如图9所示，图9中ⅰ、ⅲ区域为负荷低谷期，热泵负荷曲线呈现高峰，hp输入电能增加，多余电能转换为热能；orc曲线呈现低谷，余热发电量减小；二者对电负荷的
波动起“填谷”作用。ⅱ、ⅳ区域为负荷高峰期，hp负荷呈现低谷，热泵输入电能减少；此时orc发电量增加，二者对电负荷的波动起“削峰作用”。
[0204]
电热协同规划除对负荷波动起平抑作用，也同样平抑新能源波动，促进新能源消纳。图10是根据本发明可选实施方式提供的供暖季典型日的风电(wt)、热泵(hp)、有机朗肯循环(orc)功率变化示意图，如图10所示，新能源出力与hp输入电能曲线呈现相同的变化趋势。电热协同的灵活性就体现在负荷波动平抑与新能源消纳。
[0205]
3)电热协同环保性验证
[0206]
设置两种示范区供能情景进行比较分析，情景1：示范区不考虑余热资源的回收利用，各子供区建设chp、gb、hs设备为负荷供能；情景2：采用本发明可选实施方式的技术方案，考虑余热的回收利用，在情景1基础上引入分布式热泵、orc设备。图11是根据本发明可选实施方式提供的不同供能方案规划参数对比图。
[0207]
如图11所示，情景2费用低于情景1，体现了面向区域清洁供能的电热协同规划方案良好的经济性。情景2的线路与设备建设费用相比于情景1较大，余热利用需要增加对管道与设备的投资费用，但在一个运行周期上看，可以节约能源消耗量72.88gw，相比情景1节约能源22％，减少碳排放51.07万吨，相比情景1减少21％，体现出本发明可选实施方式良好的环保性。
[0208]
综上，本发明可选实施方式提出面向区域清洁供能的电热协同规划方法，通过电热协同供能的方式实现对低品位热源的充分利用，降低区域一次能源消耗与碳排放水平，且本发明可选实施方式建立了电热协同双层规划模型，上层模型规划能源枢纽站位置，下层模型规划能源枢纽站设备配置策略，模型实现了对区域清洁供能的规划，解决低品位热源利用的实际规划问题。采用分段线性化与交替迭代算法实现对模型的简化求解，算法准确、计算速度快。
[0209]
根据本发明实施例，还提供了一种能源处理装置，图12是根据本发明可选实施方式提供的能源处理装置的结构框图，如图12所示，该装置包括：第一确定模块1201，第二确定模块1202和第三确定模块1203，下面对该装置进行说明。
[0210]
第一确定模块1201，用于确定待规划区域的能源参数，其中，待规划区域中包括负荷点和供能点；第二确定模块1202，连接至上述第一确定模块1201，用于基于能源参数，负荷点和供能点，确定待规划区域中的子供区，以及与子供区对应的能源枢纽；第三确定模块1203，连接至上述第二确定模块1202，用于确定能源枢纽的设备配置参数。
[0211]
作为一种可选的实施例，上述第二确定模块包括：第一确定单元，用于以能源枢纽为变量，确定第一距离与第二距离之和，其中，第一距离为能源枢纽到负荷点的距离，第二距离为能源枢纽到供能点的距离；第二确定单元，用于确定第一距离与第二距离之和最小时对应的子供区以及能源枢纽。
[0212]
根据本发明实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项的能源处理方法。
[0213]
根据本发明实施例，还提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器存储有计算机程序；处理器，用于执行存储器中存储的计算机程序，计算机程序运行时使得处理器执行上述任意一项的能源处理方法。
[0214]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0215]
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0216]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
[0217]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0218]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0219]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0220]
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。