[發(fā)明專利]一種綜合能源系統(tǒng)全生命周期的耦合度計算方法

在審

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• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112465214A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設計）人: 林小杰;王安陽;鐘崴;孔凡淇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F17/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發(fā)明涉及一種綜合能源系統(tǒng)全生命周期的耦合度計算方法，該方法包括如下步驟：步驟S1，建立綜合能源系統(tǒng)各類典型物理設備與各能流的連接矩陣，計算各能流的能流耦合度并進行歸一化；步驟S2，使用熵權法確定每個能流在規(guī)劃階段耦合度計算中的權重值，并依據(jù)權重值計算綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃階段耦合度；步驟S3，針對綜合能源系統(tǒng)調(diào)度階段耦合度的計算，采用單連接聚類方法選取典型評價時段；步驟S4：考慮到典型評價時段內(nèi)的負荷數(shù)據(jù)實時變化，計算考慮可用能的用戶負荷可遷移量，計算系統(tǒng)的調(diào)度階段耦合度。本發(fā)明綜合能源系統(tǒng)相對于單能源系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別出發(fā)，提出了可凸顯綜合能源系統(tǒng)多能耦合、多能互補優(yōu)越性的耦合度指標。

技術領域

本發(fā)明屬于綜合能源系統(tǒng)領域，涉及一種綜合能源系統(tǒng)全生命周期的耦合度計算方法。

背景技術

能源是人類社會發(fā)展的物質(zhì)基礎，在國家安全、國民經(jīng)濟中具有特別重要的戰(zhàn)略地位。隨著新能源革命的進展，以區(qū)域能源為基礎的綜合能源網(wǎng)絡體系成為大規(guī)模發(fā)展和利用區(qū)域資源稟賦與可再生能源，實現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)結構轉(zhuǎn)型的必要方式。同時，人們也在不斷嘗試通過利用現(xiàn)代通信技術、控制技術和計算機技術等手段有效地協(xié)調(diào)與利用資源，提高能源利用效率并解決現(xiàn)有能源體系的固有難題。

而針對現(xiàn)有能源體系綜合能源利用率低、多能協(xié)同管理不善等問題，綜合能源系統(tǒng)得到越來越多學者的關注。綜合能源系統(tǒng)是指在規(guī)劃、設計、建設和運行等過程中，通過對各類能源的產(chǎn)生、傳輸與分配(能源供應網(wǎng)絡)、轉(zhuǎn)換、存儲、消費等環(huán)節(jié)進行有機協(xié)調(diào)與優(yōu)化后，所形成的社會綜合能源產(chǎn)供銷一體化系統(tǒng)。其特點在于能源產(chǎn)、輸、配、用、儲全過程中信息、能源和控制的協(xié)同協(xié)調(diào)與實時互動。

綜合能源系統(tǒng)的評價指標體系是其進行規(guī)劃設計和調(diào)度控制尋優(yōu)的目標導向。通過設定合理、科學的評價指標體系，綜合能源系統(tǒng)在多能技術高效協(xié)同利用、異質(zhì)能源梯級利用、高可替代性帶來的高經(jīng)濟環(huán)保性等方面的系統(tǒng)內(nèi)在稟賦可以最大程度得到發(fā)揮，從而滿足決策者對于多能集成的綜合能源系統(tǒng)的期望。但現(xiàn)有綜合能源系統(tǒng)評價體系難以體現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)能源系統(tǒng)的優(yōu)勢。具體表現(xiàn)為：較多學者構建了高維度評價指標體系，但大量的二級指標導致計算復雜、計算結果可讀性不高，同時部分指標計算所需數(shù)據(jù)難以獲?。徊糠謱W者從單一角度(如分析、生命周期評估、系統(tǒng)可靠性、系統(tǒng)靈活性、系統(tǒng)經(jīng)濟性等)的指標內(nèi)涵及其計算方法對綜合能源系統(tǒng)評價指標體系展開研究，但少有指標可定性定量描述系統(tǒng)的多能耦合特性。

因此，當前對綜合能源系統(tǒng)評價研究的新問題是如何衡量系統(tǒng)的耦合性，即如何從定性評估的角度出發(fā)，評估綜合能源系統(tǒng)在規(guī)劃設計階段的耦合度，定性衡量系統(tǒng)多能互補的潛力；如何從定量評估的角度出發(fā)，評估綜合能源系統(tǒng)在運行調(diào)度階段的耦合度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種綜合能源系統(tǒng)全生命周期的耦合度計算方法。該方法考慮了綜合能源系統(tǒng)從規(guī)劃到調(diào)度的全生命周期。針對規(guī)劃階段耦合度：本發(fā)明建立了設備-能流連接矩陣，確定單一能流的能流耦合度，并采用熵權法確定各能流耦合度的權重值，進一步形成可指導規(guī)劃過程的綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃階段耦合度指標；針對調(diào)度階段耦合度，本發(fā)明應用基于單連接聚類方法的典型評價時段選取及考慮可用能的負荷遷移量計算，提出了定量描述綜合能源系統(tǒng)在調(diào)度過程中的多能互補及耦合特征的調(diào)度階段耦合度指標。

為解決技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn)：

一種綜合能源系統(tǒng)全生命周期的耦合度計算方法，包括如下步驟：

步驟S1，建立綜合能源系統(tǒng)各類典型物理設備與各能流的連接矩陣，計算各能流的能流耦合度并進行歸一化。綜合能源系統(tǒng)的典型物理設備包括但不限于光伏DG、儲能電池、充電樁、儲熱罐、熱泵、儲氣罐、充氣站、天然氣微燃發(fā)電設備、氫燃料電池、電制氫系統(tǒng)、電熱鍋爐、電采暖、燃氣供熱鍋爐、吸收式制冷機、熱電聯(lián)產(chǎn)機組、冷熱電聯(lián)產(chǎn)機組。綜合能源系統(tǒng)的能流包括但不限于冷、熱、電、氣、氫。

步驟S110，建立綜合能源系統(tǒng)設備-能流連接矩陣A：