[發明專利]基于圖論和等效電法的冷熱電聯供系統構建方法及系統

有效

• 申請號: 202010536012.1
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111709638B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 張承慧;張立志;孫波;張良
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06Q10/067
• 分類號: G06Q10/067;G06Q50/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種基于圖論和等效電法的冷熱電聯供系統構建方法及系統，根據圖論思想構造能量流網絡供能用能模型，選取等效電權值最大為目標函數，并對圖論模型中的各可選路徑分析比較，得到最佳的供能路徑，確定冷熱電聯供系統的供能結構；本公開提供的節點式、圖形化的設計方法考慮了多能源種類、多設備結構、多供能路徑耦合等方面，為多源多匯多路徑耦合的CCHP系統結構設計提供了思路。

技術領域

本公開屬于環保與節能領域，涉及一種基于圖論和等效電法的冷熱電聯供系統構建方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

據統計，約占全國能源消費比重30％的建筑能耗中，有近50％的冷熱負荷，而部分區域以電為單一能源的供能方式，存在轉化次數多，品味不對口等缺陷，能源浪費極為嚴重。冷熱電聯供系統(combined?cooling,heating?and?power，CCHP)基于能量梯級利用原理，同時完成發電、制冷和供熱，實現了能源高效利用，并有效減少溫室氣體排放，從而被公認為未來科學用能的最佳方式之一，極具發展潛力。CCHP系統結構復雜、設備類型多樣，優化設計是保障系統高效經濟運行的基礎。然而，目前CCHP系統的優化設計方法大多是采用固定系統結構，且結構設計具有較大的主觀性，缺少科學的方法指導，無法確保優化所用的結構能達到最優的供能效果。

通過對現有專利進行檢索，發明人發現冷熱電聯供系統的三級協同整體優化設計方法(專利號CN104808489A)，此專利提出一種計及設備選型-容量配置-運行參數的冷熱電聯供聯供三級協同優化設計方法，提高了系統綜合性能，然而該專利的優化設計方法并未考慮系統結構設計問題。專利基于圖論的區域冷熱電綜合能源優化配置方法及裝置(專利號CN106651628B)，完成了區域冷熱電綜合能源的優化配置，然而該專利亦是在已知系統結構的情況下實現的。

綜上，目前缺乏針對系統結構科學有效的設計方法。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種基于圖論和等效電法的冷熱電聯供系統構建方法及系統，本公開考慮了多能源種類、多設備結構、多供能路徑耦合等方面，為多源多匯多路徑耦合的CCHP系統結構設計提供了思路。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種基于圖論和等效電法的冷熱電聯供系統構建方法，包括以下步驟：根據圖論思想構造能量流網絡供能用能模型，選取等效電權值最大為目標函數，并對圖論模型中的各可選路徑分析比較，得到最佳的供能路徑，確定冷熱電聯供系統的供能結構。

作為可選擇的實施方式，根據圖論思想構造能量流網絡供能用能模型時，將冷熱電聯供系統看成不同能源經不同能量轉化設備滿足不同用戶需求的復雜能量系統，即多源多匯多路徑的能流網。

作為可選擇的實施方式，構造能量流網絡供能用能模型時，將冷熱電聯供系統分為能源的輸入、轉換與需求三個環節，每個環節的組成均為一個節點，各節點之間的連線代表能量傳遞和轉換的流動路徑。

作為進一步的限定，能源轉化環節是連接能源輸入和能源需求的過渡環節，包括能源轉換設備或者系統；

能源輸入指一次能源的輸入，包括煤、天然氣、可再生能源等；

能源需求指各建筑物的熱、電、冷需求。

作為可選擇的實施方式，獲得能量流網絡供能用能模型后，利用矩陣模型描述能流網絡的節點屬性和拓撲結構，定義能源輸入矩陣和能源消耗矩陣，利用可達矩陣表示能流路徑的轉換效率權重，實現將冷熱電聯供系統的能源輸入、轉換和消耗的能流過程矩陣化。

作為可選擇的實施方式，選取等效電權值最大為目標函數的過程中，利用等效電法將各種形式的能源能夠完全轉換成電能，同時在轉換的過程中，考慮到當前實際生產水平，取目前生產工藝下對應能源可能達到的最高對外做功溫度，計算得到該能源的等效電系數。