[發明專利]一種零碳園區綜合能源規劃仿真方法、系統和計算機設備

在審

• 申請號: 202210630538.5
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN114971048A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 王宗堯;陳志彤;張輝輝;白梅芳;胡少軼
• 申請（專利權）人: 特變電工新疆新能源股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06K9/62;G06N3/12;H02J3/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發明公開了一種零碳園區綜合能源規劃仿真方法、系統和計算機設備，屬于能源綜合利用技術領域，對零碳園區進行綜合能源規劃仿真，通過對園區進行全面的碳核算，進行風、光自然資源的特性分析以及負荷特性數據分析，以碳排放量、投資成本、新能源消納率為優化目標，對冷能、熱能、電能的能源系統進行容量規劃配置，其中電能包括光伏發電、風力發電、火電發電以及電網供電，然后對典型年每個小時進行各種能源類型的仿真模擬運行，對全年的能源總量平衡和每小時的能源功率平衡進行對比分析，形成最優容量配置和運行方案。

技術領域

本發明屬于能源綜合利用技術領域，具體涉及一種零碳園區綜合能源規劃仿真方法、系統和計算機設備。

背景技術

二氧化碳等溫室氣體排放與全球氣候變化之間存在直接的關系。人類在生產、生活中，向大氣中排放的二氧化碳氣體增多，導致大氣中二氧化碳的濃度不斷增加，使得現在氣候危機嚴重影響人類的生活。為了進一步降低碳排放量，需要建設零碳園區，而建設零碳園區，就需要通過源網荷儲、綜合能源系統的規劃，來實現零碳園區能源活動的節能減碳，為園區的碳中和提供優化路徑。

零碳園區綜合能源的規劃，需要以雙碳為建設目標，考慮園區綜合能源建設前后的碳排放量、新建清潔能源的消納比、項目投資成本等關鍵因素，進行多種能源系統的容量規劃配置，包括冷能、熱能、電能等能源類型，源網荷儲中的源即能源產生方，有電制冷、電制熱、光伏發電、風電發電、燃氣機制電等，網即多能流網絡，荷是園區用能負荷，儲包括冷儲能、熱儲能和電儲能等。

而目前的方法，由于變量太多，數據量大，只能對典型日做規劃。但若用典型日的規劃結果，作為長期運行的某個園區的規劃結果與理想的規劃效果偏差較大，適應性低。

發明內容

本發明提供了一種零碳園區綜合能源規劃仿真方法和系統，結合碳核算和能源規劃，對冷、熱、電多種能源形式進行多目標優化配置，得到最優配置和運行方案。

為達到上述目的，本發明所述一種零碳園區綜合能源規劃仿真方法包括以下步驟：

S1、根據園區的地理位置收集典型年全年每個小時的光資源輻照量數據和風資源平均風速，由光資源輻照量數據和風資源平均風速測算單位裝機情況的典型年每個小時的風電發電量和光伏發電量；收集項目園區典型年的全年負荷數據，獲取全年每個小時的使用冷能用量、熱能用量和電能用量；

S2、在每個季節內對每天各個小時的光伏發電量、風電發電量、冷能用量、熱能用量和電能用量進行聚類分析，共得到n個典型天，典型天的第j天的第x個小時的光伏發電量、風電發電量、冷能用量、熱能用量和電能用量分別等于聚類的中心值，每個典型天的權重為在聚類該類別中的天數除以典型年的天數；

S3、進行第一級優化求解：求解多目標問題的試解解集，多目標問題的試解是光伏、風電、儲能、冷能、熱能等能源設備的規劃容量；

優化問題的多目標為：投資成本最低、碳排放量最小、新能源棄電率最低；約束為電力平衡約束、電量平衡約束、熱能平衡約束和冷能平衡約束，優化問題的解集是風電、光伏、儲能、冷能、熱能設備的規劃容量，所述碳排放量根據典型天的權重以及典型天的電網用電量、冷能用能量和熱能用能量計算；

求解過程是：用優化算法根據人工設置的遺傳種群數量的初始參數，隨機生成多組第一級優化的試解；

S4、進行第二級優化求解：將第一級優化的試解以及試解在算法中的迭代變異結果帶入S4中計算，得到每個試解的電儲能調度策略，然后回到S3，用個試解的電儲能調度策略更新約束條件，再根據更新后的約束條件和目標進行求解，從而得到最優解集，即多個風電、光伏、儲能、冷能和熱能設備的規劃容量；

S5、根據二級優化的最優解集，求出單一最優解，獲得風電、光伏、儲能、冷能和熱能等多種能源設備的規劃容量。