[發明專利]一種能源系統與管網布局聯合優化方法

有效

• 申請號: 201810281676.0
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108197768B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 趙英汝;鄭徐躍;朱興儀;詹翔燕;邱雨微;李寧
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 何家富

本發明涉及一種能源系統與管網布局聯合優化方法，包括以下步驟：S1：建立目標區域內的特征日的冷、熱和電負荷模型；S2：根據負荷模型得出的負荷結果數據，將目標區域內各個節點的能量供需鏈進行集成，建立管網模型；S3：根據負荷模型和管網模型，選擇發電技術設備、輔助功能技術設備和儲能技術設備，構建分布式綜合能源系統的能量生產與傳輸體系，并對其中所有的技術設備進行數學建模；S4：根據影響因子，構建系統模型的尋優運算空間；S5：根據目標區域內的評價指標，通過熵權法將系統模型的多目標函數加權轉化為單一目標函數。本發明提供了一種能夠對技術選型、容量配置、設備選址、實時調度、管網設計及系統能流進行聯合設計決策的優化方法。

技術領域

本發明涉及分布式聯供與管網布局系統工程領域，尤其涉及一種能源系統與管網布局聯合優化的方法。

背景技術

能源危機與環境問題日益成為經濟發展與社會進步不可忽視的問題。傳統的大型集中式能源系統遠距離傳輸供能方式忽略了供需負荷間的匹配性,不利于能源效率、經濟性與環境友好性的提升。為了解決這些問題,亟需發展更為高效、經濟、環保的供能系統。冷熱電多聯產(Combined cooling heating and power，CCHP)作為先進的梯級綜合能源系統，集高效、經濟、環保優勢于一身，更是作為對當前大機組、大電網的有益補充。冷熱電多聯產系統梯級利用多品質能源，藕合熱電聯產技術、余熱回收系統、制冷與供熱技術，將發電、供熱及制冷過程協調一體化，分級利用不同品位的熱能，其中高品位用以發電、低品位用以供熱或制冷；該能源系統能夠顯著地提高能源綜合利用效率，明顯地減少能源浪費，并有效地降低高溫乏汽直接排出給環境造成的污染，具有良好的節能性能、經濟價值及環境效益。

冷熱電多聯產技術為基于用戶側的綜合能源系統改造提供解決方案，倡導耦合多項分布式產能技術及多項輔助供能技術并對其協調控制以實現優化調度。其中，分布式產能技術包含燃氣輪機、燃氣內燃機、燃料電池及可再生能源發電技術等；輔助供能技術包含輔助供熱/制冷技術及儲能技術，供熱/制冷技術包含燃料鍋爐、熱泵、地源熱泵、電制冷空調及溴化鋰吸收式制冷機等，儲能技術包含蓄電池、冰蓄冷空調及儲罐等。

供給側與需求側的能源匹配不應局限于小范圍內的配置，分布式冷熱電多聯產綜合供能系統作為一種新型的先進發電方式，可以針對具有一定能源負荷規律且多種能源消耗差異明顯的建筑進行聯合設計，是解決大區域能源規劃問題的有效途徑。冷熱電多聯產系統通過在靠近配電網或用戶側的周邊就近發電以減小電網傳輸損耗，并將能量通過管網系統傳輸到周邊用能區域，具有低投資、高效率、降損耗及環保性等優點，尤其在電力負荷峰時比集中供電更經濟高效；其有效規劃，即對能源系統中產能設備的選址及協調控制，將使得區域能源網絡中的總體能耗得到有效降低。

大區域分布式冷熱電多聯產系統性能優劣極大程度地依賴于CHP電站選址、管網傳輸設計、技術設備容量配置及其實時調度策略，故應在匹配能源負荷需求且實現預期經濟效益、環境效益指標的前提下確定可行的最佳優化布局決策方案。目前，國內外關于分布式能源系統的科學研究大多數集中表現為針對單一耗能建筑的負荷規律計算，研究單一負荷規律區域的簡單設計及單一冷熱電多聯產系統的運行策略，旨在以節約一次能源、降低溫室氣體排放、減少熱損失及提升經濟性為主要目標函數，在基于包含多種耗能規律的大區域分布式能源系統的聯合設計以及管網能流傳輸系統布局的方面研究較少，但在整合大區域多能源負荷集成的綜合分布式冷熱電多聯產系統時，技術選型、容量配置、設備選址、實時調度、管網設計及系統能流之間的權衡十分重要。

在優化方法的選取上，隨機試驗法、內點罰函數法、外點罰函數法與序列二次規劃法等直接或間接優化方法，以及局部搜索、模擬退火、遺傳算法和人工神經網絡優化算法等傳統智能優化方法通過模擬抽象得到符合一定規律的數學模型，可以解決一定范圍內的復雜工程實踐，但其隨機搜索的性質決定了慢速計算的缺陷，與規劃的時效要求相沖突。

發明內容