[發(fā)明專利]一種零碳島嶼能源系統(tǒng)優(yōu)化方法、裝置、設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310075712.9
• 申請(qǐng)日: 2023-02-07
• 公開（公告）號(hào): CN116244927A
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬韻婷;張智慧;周珊;宋天琦;呂志鵬;宋振浩;李昊;楊飛;史超;楊曉霞;劉鋒;薛琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)上海能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F18/2321;G06Q10/0631;G06Q50/06;G06N7/01
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓

1.一種零碳島嶼能源系統(tǒng)優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

基于用戶用能行為構(gòu)建建筑能耗模擬模型，并采用建筑能耗模擬模型預(yù)測(cè)海島居民的能源需求；

將預(yù)測(cè)的海島居民的能源需求作為海島能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)度優(yōu)化階段的輸入條件，采用k均值聚類算法生成若干具有代表性的能源需求情景；

通過沼氣和電轉(zhuǎn)氣技術(shù)的耦合構(gòu)建零碳島嶼能源系統(tǒng)，將零碳島嶼能源系統(tǒng)的年化總成本和可再生能源浪費(fèi)量最小化為目標(biāo)構(gòu)建模型，求解模型的帕累托前沿確定不同能源需求情景下零碳島嶼能源系統(tǒng)的綜合最優(yōu)方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零碳島嶼能源系統(tǒng)優(yōu)化方法，其特征在于，所述基于用戶用能行為構(gòu)建建筑能耗模擬模型，并采用建筑能耗模擬模型預(yù)測(cè)海島居民的能源需求，具體包括：

根據(jù)家用能耗設(shè)備的用能特性將設(shè)備分為連續(xù)設(shè)備、備用設(shè)備、制冷設(shè)備和活動(dòng)設(shè)備；將海島居民行為活動(dòng)分為連續(xù)行為和瞬態(tài)行為，并針對(duì)不同類型的家用能耗設(shè)備構(gòu)建連續(xù)行為和瞬態(tài)行為的概率模型；

根據(jù)連續(xù)行為和瞬態(tài)行為的概率模型確定海島上每家每戶每小時(shí)的能源消耗；

根據(jù)海島上每家每戶每小時(shí)的能源消耗得到海島每小時(shí)的能源需求。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的零碳島嶼能源系統(tǒng)優(yōu)化方法，其特征在于，所述連續(xù)行為的概率模型包括周期性行為概率模型和非周期性行為概率模型，其中，周期性行為概率模型為t表示時(shí)間，C_i表示在固定時(shí)間點(diǎn)t_i進(jìn)行周期性行為的概率值；非周期性行為概率模型為p₂＝Aτ^-α，A和α都是擬合參數(shù)，τ表示非周期性行為的等待時(shí)間。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的零碳島嶼能源系統(tǒng)優(yōu)化方法，其特征在于，所述瞬態(tài)行為的概率模型包括與事件相關(guān)的行為概率模型和與環(huán)境相關(guān)的行為概率模型，其中，與事件相關(guān)的行為概率模型為C_e表示在可持續(xù)事件條件下瞬態(tài)行為的概率值，與環(huán)境相關(guān)的行為概率模型用閾值模型表示，用于空調(diào)的概率模型由離散三參數(shù)威布爾累積模型表示。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的零碳島嶼能源系統(tǒng)優(yōu)化方法，其特征在于，所述海島每小時(shí)的能源需求通過以下方式計(jì)算得到：其中，和分別表示第f戶每小時(shí)的家用能耗設(shè)備的耗電量、天然氣消耗設(shè)備的耗能量和水消耗設(shè)備的耗能量，表示第f戶中加熱器或空調(diào)的小時(shí)功耗，指加熱器或空調(diào)的性能系數(shù)，和分別表示海島每小時(shí)的電負(fù)荷、熱/冷負(fù)荷、氣負(fù)荷和水負(fù)荷；F表示海島上的戶數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零碳島嶼能源系統(tǒng)優(yōu)化方法，其特征在于，所述零碳島嶼能源系統(tǒng)以可再生能源為主要電源，以冷熱電聯(lián)供為輔助電源；當(dāng)可再生能源發(fā)電量過大時(shí)，通過電轉(zhuǎn)氣系統(tǒng)利用沼氣中的二氧化碳和冷熱電聯(lián)供的煙氣將剩余的可再生能源轉(zhuǎn)化為甲烷；當(dāng)可再生能源短缺時(shí)，甲烷再通過冷熱電聯(lián)供回收用于發(fā)電，儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐中或通過瓶裝天然氣為冷熱電聯(lián)供提供燃?xì)猓糜诎l(fā)電滿足居民的電力需求；在電力需求低谷時(shí)，多余的可再生能源被用于電解水制氫，并與冷熱電聯(lián)供尾氣和沼氣中的二氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生甲烷，作為可再生燃料進(jìn)行儲(chǔ)存或使用。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零碳島嶼能源系統(tǒng)優(yōu)化方法，其特征在于，所述求解模型的帕累托前沿時(shí)，引入ε-約束法將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題求解，同時(shí)結(jié)合多目標(biāo)決策方法在帕累托前沿上進(jìn)行優(yōu)中選優(yōu)，所述多目標(biāo)決策方法為計(jì)算每個(gè)最優(yōu)點(diǎn)與“理想點(diǎn)”/“非理想點(diǎn)”之間的歐幾里得距離，以此識(shí)別帕累托最優(yōu)解。

8.一種零碳島嶼能源系統(tǒng)優(yōu)化裝置，其特征在于，包括：

預(yù)測(cè)模塊，用于基于用戶用能行為構(gòu)建建筑能耗模擬模型，并采用建筑能耗模擬模型預(yù)測(cè)海島居民的能源需求；

生成模塊，用于將預(yù)測(cè)的海島居民的能源需求作為海島能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)度優(yōu)化階段的輸入條件，采用k均值聚類算法生成若干具有代表性的能源需求情景；

確定模塊，用于通過沼氣和電轉(zhuǎn)氣技術(shù)的耦合構(gòu)建零碳島嶼能源系統(tǒng)，將零碳島嶼能源系統(tǒng)的年化總成本和可再生能源浪費(fèi)量最小化為目標(biāo)構(gòu)建模型，求解模型的帕累托前沿確定不同能源需求情景下零碳島嶼能源系統(tǒng)的綜合最優(yōu)方案。