[發明專利]一種分布式能源整體規劃優化的系統及其優化方法

有效

• 申請號: 201110044516.2
• 申請日: 2011-02-24
• 公開（公告）號: CN102073272A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 馮江華;汪慶桓;任俊杰
• 申請（專利權）人: 北京恩耐特分布能源技術有限公司
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳;宋華

技術領域

本發明涉及分布式能源整體規劃領域，特別涉及到一套以冷、熱、電三聯供能源系統為核心的分布式能源整體規劃優化的系統與優化方法。

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背景技術

目前，以冷、熱、電三聯供CCHP為核心的分布式能源系統絕大多數采用“以熱定電”或者“以電定熱”的傳統設計原則來進行能源規劃。圖1為一套依據“以電定熱”原則設計的三聯供供能系統方案：設計者首先根據負荷需求情況人為主觀的規定發電機組需供應35%基礎電負荷，以此定發電機組規模容量與選型設備；然后根據設備提供的余熱量定余熱直燃機的規模容量與供應冷、熱負荷比例；不足的負荷由市電、市熱力、燃氣鍋爐以及電空調調峰補足；最后對配置方案給出建議性運行策略。此類設計過程涉及了大量的人為主觀因素，缺乏對系統從微觀、整體進行設計而是依據“經驗”宏觀的從局部設計出發，對系統定性分析遠大于定量分析。

上述兩種傳統設計方式存在缺點：一方面“以熱定電”可能導致發電機組長期運行在過低的負荷區間；另一方面“以電定熱”則可能導致過多的余熱排空；從而降低了系統效率，削弱了三聯供供能系統帶來的經濟增益。由于冷、熱、電負荷的時間關聯特性，以及不同區域、不同類型用戶的負荷需求差異性，傳統設計原則已經不能滿足這種靠近用戶側、系統輸出必須和用戶需求緊密耦合的分布式能源系統的需求。此外，不同的系統配置必然對應一定的最優運行策略，優化系統配置的同時必須考慮優化運行策略的影響。

考慮到能源價格、負荷特性、稅率、投資、運行維護等因素的變化都將影響到優化的分配方案、設備選型、規模容量以及相應的運行策略，如何對分布式能源系統進行系統地、微觀地優化規劃實則是一類困難極大的優化問題。

為此目的，目前已有文獻提供一些簡單優化系統與方法。這些系統通常缺乏有效的建模手段，或者通過簡化建模過程從而極大簡化系統復雜性，將整個系統視為一個線性問題從而利用商業性、非商業性線性規劃軟件對其進行優化配置，此外大多數文獻無法提供有效的年（8760小時）運行策略。一方面過度簡化系統導致對系統描述缺乏客觀性、精確性從而使得設計方案偏離實際：實際能源系統存在繁多非線性因素，如發電機組在不同工況下的發電效率等等；另一方面不合理的運行策略將降低整個能源系統效率與經濟效益。

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發明內容

為解決現有技術導致的上述多項缺陷，本發明的目的在于提供一種利用高級計算機語言MathWorks?MATLAB建立一套以冷、熱、電三聯供能源系統為核心的分布式能源整體規劃優化系統與優化方法，使得能源優化方案更具客觀性、精確性，不僅支持簡單循環能源系統，還支持更為復雜的聯合循環能源系統的優化。

本發明提供的技術方案是，一種分布式能源整體規劃優化的系統，其包括MATLAB優化分析部分以及與其相結合的Microsoft?EXCEL系統輸入部分和輸出部分；所述MATLAB優化分析部分包括如下：?

最大供應力預測分析模塊，根據數據調研信息量的多少而利用不同的數學預測分析算法對EXCEL系統輸入部分提供的可利用能源供應能力歷史數據實現（8760小時）最大供應力的分析與短、中期預測；

終端負荷預測分析模塊，根據數據調研信息量的詳盡度而利用不同的數學預測分析算法對EXCEL系統輸入部分提供的用戶終端負荷歷史數據實現（8760小時）終端負荷的分析與短、中期預測；

能源價格預測分析模塊，根據數據調研信息量的多少而利用不同的數學預測分析算法對EXCEL數據表中的能源價格歷史數據實現（8760小時）能源價格的分析與短、中期預測；

CCHP能源整體規劃優化模塊，根據輸入端信息實現系統配置優化以及（8760小時）運行策略優化，并輸出最佳能源方案；

CCHP能源整體規劃建模模塊，根據輸入端信息實現熱工設備建模與系統建模，并輸出系統建模結果——能流網絡圖、優化變量與其它性能參量，反饋給CCHP能源整體規劃優化模塊；

系統約束子系統，上述CCHP能源整體規劃優化模塊輸出最佳能源方案通過數據分析方法實現對最佳能源方案結果的多方面優劣評價，有效的保證了優化方案的可行性；

所述最大供應力預測分析模塊、終端負荷預測分析模塊和能源價格預測分析模塊均與CCHP能源整體規劃優化模塊相連接，將分析與短、中期預測數據反饋給CCHP能源整體規劃優化模塊。

所述系統約束子系統分析后的輸出結果通過EXCEL系統輸出部分輸出最佳信息，所述最佳信息包括：最佳能源技術組合、各類機組臺數與單臺裝機容量、最佳年（8760小時）運行方案、最佳方案的年均投資總費用和年均能源購買費用。