[發明專利]一種氫能支撐的零能耗建筑供能系統規劃方法

在審

• 申請號: 202210582756.6
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114912286A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 袁鐵江;費斯奇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/06;G06Q50/26;G06F119/06;G06F111/06;G06F111/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 金怡

本發明提供一種氫能支撐的零能耗建筑供能系統規劃方法，包括：圍繞零能耗建筑設計要求，定義“零能耗建筑供能系統”并分析其特征；基于此構建了典型應用場景下氫能支撐的供能系統基本結構，制定了包含12種工況模式的運行策略；以全壽命周期成本最少、供能系統所需建設面積最小為優化目標建立多目標規劃模型，并以功率平衡約束、出力上下限約束、儲氫約束、負荷缺電率約束、新能源持續發展約束等作為約束條件，針對所提規劃模型應用NSGA?II算法進行求解；采用Topsis方法篩選了Pareto解集中不同規劃偏好下的最優方案。本發明內部結構清晰，供能清潔可靠，提出了一套可復制、可借鑒的零能耗建筑供能系統規劃方案。

技術領域

本發明屬于電力系統規劃領域，具體涉及一種氫能支撐的零能耗建筑供能系統規劃方法。

背景技術

在國家戰略目標下，轉變傳統能源產能結構過剩現象、加速推進能源清潔替代是我國能源轉型的必然趨勢。

零能耗建筑并非不耗能，而是對傳統能源的消耗為零。零能耗建筑的實現需要依據“兩步走”方針，一為“節流”，二為“開源”。其中，“開源”即可再生能源的利用，這也是實現建筑零能耗的根本手段。

風能和太陽能是目前應用最廣泛、技術最成熟的可再生能源。風力發電具有反調峰特性，是一種不可控的波動性電源。光伏發電晝發夜停，且受氣候影響較大，是一種不可控的間歇性電源，但其發電趨勢與居住建筑負荷需求有一定的匹配性。風力和光伏發電存在季節性變化和時空分布差異，合理利用風、光的互補特性，能夠平衡四季能源供應能力，降低可再生能源供能總成本。氫能近年來獲得越來越廣泛地關注，以可再生電力制取的“綠氫”是實現節能減排的重要手段。大量的研究表明，可再生能源制氫提高了能源利用效率，彌補了可再生能發電不穩定、不連續的缺陷，通過能量的存儲、轉換減輕了可再生能源棄電問題，是未來發展的必由之路。氫能作為與可再生能源相連的重要紐帶，能夠實現風力、光伏發電的友好接入。風光氫耦合供能技術目前已有一定研究。然而目前研究中，考慮到供能系統的經濟性和供能可靠性，離網百分百清潔能源供應的系統研究較少；供能系統的優化中多把最小化總成本、最小化能源污染、最小化缺電率、最小化可再生能源利用率其中的一個或幾個作為優化目標，很少考慮供能系統的尺寸規模影響，或僅設置單一類型設備尺寸上限作為約束條件，規劃結果不能與實際建設需要有效匹配。此外，大多數國家對零能耗建筑相關定義未進行全壽命周期的考慮，多以一年為周期進行研究，簡潔高效卻不符合建筑供能系統的使用年限。同時，國內對零能耗建筑相關研究多集中于主動、被動節能設計，對供能系統的設計和規劃鮮少研究。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種氫能支撐的零能耗建筑供能系統規劃方法。本發明利用百分百清潔能源供能，提供了一套可復制、可借鑒的零能耗建筑供能系統規劃方案。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種氫能支撐的零能耗建筑供能系統規劃方法，具體包括如下步驟：

步驟一，定義零能耗建筑供能系統；

步驟二，構建氫能支撐的零能耗建筑供能系統基本結構；

步驟三，提出氫能支撐的零能耗建筑供能系統運行模式；

步驟四，設立氫能支撐的零能耗建筑供能系統規劃模型多目標函數；

步驟五，設立氫能支撐的零能耗建筑供能系統規劃模型約束條件；

步驟六，求解氫能支撐的零能耗建筑供能系統規劃模型；

步驟七，構建基于Topsis的多目標規劃方案決策模型。

進一步地，所述步驟一中的零能耗建筑供能系統定義為：應用可再生能源互補利用技術、儲能技術，為完成節能設計的建筑長期、獨立地提供清潔能源供應，且全壽命周期清潔能量供應大于或者等于建筑能量消耗的供能系統。