[發明專利]一種基于能量價值的多能協同園區能源利用效率控制方法

有效

• 申請號: 201910492722.6
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110298556B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 穆云飛;吳京鍇;賈宏杰;徐晶;徐科;宋毅;原凱;王世舉;李娟
• 申請（專利權）人: 天津大學;國網天津市電力公司;國網經濟技術研究院有限公司;國網能源研究院有限公司
• 主分類號: G06Q10/0631
• 分類號: G06Q10/0631;G06Q50/06;G06F30/13
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

本發明公開了一種基于能量價值的多能協同園區能源利用效率控制方法，包括：根據待評價園區中配置額能量生產、轉化利用的環節構建園區系統能流圖，將各設備運行轉化效率統一于能流圖中轉化參數；構建MEP能流圖，包含燃氣、電力、光伏、風機等輸入，以及CCHP系統、燃氣鍋爐、電熱泵、電制冷機，將不同轉化效率加權平均為能流圖中唯一轉化參數；引入能量價值參數修正具有不同能量價值的電、熱、冷，結合用戶的電、熱、冷需求、各設備在[0,T]時段的運行參數、天然氣和電能的能質系數，構建能效綜合指標；根據蒸汽中蘊含能量及價值的追蹤獲取三聯供系統能量價值參數；根據熱力學完善度計算熱泵和其他設備的能量價值參數，并綜合上述各設備能量價值參數得到園區的能量價值參數。

技術領域

本發明涉及微型能源網領域，尤其涉及一種基于能量價值的多能協同園區能源利用效率控制方法。

背景技術

多能協同園區(Muti-Energy?Park,MEP)系統主要包含燃氣、太陽能、風能、電能、地熱能等多種能源輸入，是集能源的“生產-轉化-存儲-利用-回收”于一體的有機整體，具有多能耦合特性。MEP內各能源環節之間可實現相互協調、相互影響，是實現多能協同和能量梯級利用的重要形式^[1]。在我國，隨著“互聯網+”智慧能源發展策略的推進，MEP得到快速發展。2018年，我國能源局公布的55項智慧能源(能源互聯網)示范項目，涉及MEP的示范工程高達23項^[2]。

能源利用效率(以下簡稱能效)反映了能源消耗水平和利用效果，是能源有效利用程度的綜合指標。世界能源委員會對能效的定義為“減少提供同等能源服務的能源投入”^[3]。文獻^[4]認為提高能效與節能具有相同的內涵。能效是MEP建設的核心理念之一^[5]。然而，MEP不同能源及轉換裝備組成復雜，考慮單一設備或某一特定能源轉換環節的能源利用情況都無法反應MEP整體綜合能源利用水平。MEP能效需從系統層面進行整體評價。

國內外對MEP能效評估的研究主要基于熱力學第一定律和熱力學第二定律^[6]。熱力學第一定律即能量守恒定律^[7]。熱力學第二定律表示熱能中只有一部分可以轉化為有用功。基于熱力學第二定律的能效指標：效率^[8]，考慮了能量的質量，在評價設備能效時得到了較為廣泛的應用。雖然熱力學對單一能源有比較成熟的評價指標，但不同能源系統能效評價方法存在差異。同時，MEP存在不同能源輸入、轉換設備及冷熱電多元用能需求。如何構建面向MEP的統一評價指標，有待進一步深入研究。

文獻[9]引入能質系數的概念，建立能質系數與能量質量之間的關系，為能量品質的統一提供了借鑒思路，但該方法未充分考慮設備內能量品位的連續變化，仍有優化的空間；文獻[10]基于能量品位，對能量進行了梯度排序，實現CCHP系統產能成本的合理分攤；文獻[11]從熱力學角度建立了CCHP系統單位經濟成本與能質系數的函數關系，本方法將其推廣至園區能效系統評價。

1)一次能源利用效率

一次能源利用效率是指一個體系(國家、地區、企業或單項耗能設備等)有效利用的能量與實際消耗一次能源的比率^[12]。一次能源利用效率的計算式如式(1)，具有簡單直觀方便求取的優點。

式中，Q_oe,Q_oh,Q_oc分別為輸出的電、熱、冷能；Q_igas,Q_isun,Q_iwin,Q_other分別表示輸入系統的天然氣、太陽能、風能和其他一次能源。