一种三层目标的能源互联网规划方法及设备技术

本申请提供了一种三层目标的能源互联网规划方法及设备，针对用能需求，分析电负荷和热负荷情况，根据资源和基础设施条件确定供能方式，设计与用能需求匹配的能源基础设施。通常采用用能需求最大日(如冬季最大负荷日、夏季最大负荷日等)进行功率平衡，并考虑各类机组约束条件(如发电机组最小运行负荷、蓄能设备功率、热泵机组效率等)和运行方式(如24小时开机或仅在特定时段开机等)，结合各类机组的投资、运维、折旧费用以及各类能源边界条件(如采购价格、销售价格、补贴价格等)，以经济性、能源利用效率、环境效益等作为优化目标，得到能源基础设施的配置。

【技术实现步骤摘要】
一种三层目标的能源互联网规划方法及设备
本申请涉及能源互联网
，尤其涉及一种三层目标的能源互联网规划方法及设备。
技术介绍
能源互联网是以可再生能源为优先，电能为基础，其他能源为补充的集中式和分布式互相协同的多元能源结构，同时通过管控运营平台，实现多种能源系统供需互动、有序配置，进而促进社会经济低碳、智能、高效的平衡发展。能源互联网作为能源技术和互联网技术与思维的深度融合，是我国能源技术革命的具体实现，为能源环境的可持续发展与经济健康增长提供有效支撑。能源互联网按架构可分为三个层级：物理基础网络、信息数据平台和价值实现平台。物理基础网络实现多能融合能源网络，信息数据平台实现信息物理融合能源系统，价值实现平台实现创新模式能源运营。
技术实现思路
本申请提供了一种三层目标的能源互联网规划方法及设备，针对用能需求，分析电负荷和热负荷情况，根据资源和基础设施条件确定供能方式，设计与用能需求匹配的能源基础设施。通常采用用能需求最大日(如冬季最大负荷日、夏季最大负荷日等)进行功率平衡，并考虑各类机组约束条件(如发电机组最小运行负荷、蓄能设备功率、热泵机组效率等)和运行方式(如24小时开机或仅在特定时段开机等)，结合各类机组的投资、运维、折旧费用以及各类能源边界条件(如采购价格、销售价格、补贴价格等)，以经济性、能源利用效率、环境效益等作为优化目标，得到能源基础设施的配置。本申请第一方面提供一种三层目标的能源互联网规划方法，包括：以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型；以经济最优为目标，各机组容量为优化变量，以一层规划模型为约束条件，建立二层规划模型；以占地面积最少为目标，各机组机型为优化变量，以一层规划模型和二层规划模型为约束条件，建立三层规划模型并求解三层规划模型。优选地，以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型包括：建立一层规划模型的一层目标函数，所述一层目标函数包括电负荷需求预测公式和冷热负荷需求预测公式；电负荷需求预测公式为：冷热负荷需求预测公式包括采暖热需求计算公式和制冷耗热量计算公式；采暖热需求计算公式为：Qh＝qhAc10-3；制冷耗热量计算公式：其中，Lt为t时刻的配电网络的用电负荷，St为t时刻的第i块用地的土地面积，dt为t时刻考虑风险后的第i块用地土地性质的负荷密度，Pj表示第j个分布式电源在t时刻的出力；为采暖全年耗热量；N为采暖天数；Qh为采暖设计热负荷；ti为室内计算温度；ta为采暖期室外平均温度；to,h为采暖室外计算温度；Qh为采暖设计热负荷，qh为采暖热指标，Ac为采暖建筑物的建筑面积；为制冷耗热量，Qc为空调夏季设计热负荷，Tc,max为空调夏季最大负荷利用小时数；qc为空调冷指标，COP为吸收式制冷机的制冷系数，AK为空调建筑物建筑面积。优选地，以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型包括：建立区域内能源禀赋、电力网和天然气网的约束条件，包括区域内能源禀赋约束条件；其中，区域内能源禀赋约束条件为：Ekj为调整后第k产业使用第j种能源的总量，为调整前第k产业使用第j种能源的总量，aj和bj分别为第j种能源调整系数的下限和上限。优选地，以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型包括：建立区域内能源禀赋、电力网和天然气网的约束条件，包括各产业对能源需求总量的约束条件；其中，各产业对能源需求总量的约束条件为：与Ekj分别为调整前后第k产业使用第j种能源的总量，为第k产业使用第j种能源的利用率，Eke1，Eke2，Eke3分别为调整后第k产业需要动力、冷/热、照明的用能总量，分别为第k产业在动力、冷热、照明使用能源的利用率。优选地，以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型包括：建立区域内能源禀赋、电力网和天然气网的约束条件，包括有功功率平衡约束；其中，有功功率平衡约束为：Pt为区域内有功负荷，P为电网有功出力，PW为分布式风电输出有功功率，PS为分布式光伏的输出有功功率，PG为分布式燃气机组输出有功功率。优选地，以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型包括：建立区域内能源禀赋、电力网和天然气网的约束条件，包括区域内冷热平衡约束条件；其中，区域内冷热平衡约束条件为：Qc+Qsc,in＝Qec+Qac+Qpc+Qsc,out；Qc为区域内冷负荷总需求，Qec为电制冷输出的冷量，Qac为吸收式制冷输出的冷量，Qpc为热泵制冷输出的冷量，Qsc,in为进入蓄冷装置储存的冷量，Qsc,out为蓄冷装置输出的冷量；Qh+Qsh,in＝Qwh+Qch+Qph+Qsh,out；Qh为区域内热负荷总需求，Qch为太阳能集热输出的热量，Qph为热泵集热输出的热量，Qwh为热交换器交换热量，Qsh,in为进入蓄热装置储存的热量，Qsh,out为蓄热装置输出的热量。优选地，以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型包括：建立区域内能源禀赋、电力网和天然气网的约束条件，包括分布式电源约束条件；其中，分布式电源约束条件为：∑SDG≤10％SL；SDG表示分布式电源的装机容量之和，SL表示配电网的总负荷。优选地，以经济最优为目标，各机组容量为优化变量，以一层规划模型为约束条件，建立二层规划模型包括：建立二层规划模型的二层目标函数，所述二层目标函数包括电力供应总成本公式和供热成本公式；电力供应总成本公式为：V是区域内电源装机总费用的现值；Ii为初始投资费用；Si为投资折余；Fi为燃料费；Mi为运维费；Oi停电损失费；供热成本公式为：E为区域内热源总费用现值，Xi为各种能源供热的投资初始成本，Ci为供热加工转换运行成本，Hi为环境减排成本，Ki供热能力扩容建设成本。优选地，以占地面积最少为目标，各机组机型为优化变量，以一层规划模型和二层规划模型为约束条件，建立三层规划模型包括：建立三层规划模型的三层目标函数，所述三层目标函数包括占地面积公式；占地面积最小公式为：Si为第i个综合能源站的占地面积，SRi为第i个综合能源站内燃气三联供占地面积，SBi为第i个综合能源站内热泵机组占地面积，SCi为第i个综合能源站内储能设置占地面积，SQi为第i个综合能源站内其它设备占地面积。本申请第二方面提供一种三层目标的能源互联网规划设备，所述设备包括处理器以及存储器：所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如第一方面的三层目标的能源互联网规划方法。从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：本申请提供了一种三层目标的能源互联网规划方法和设备，其中方法包括：以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型；以经济最优为目标，各机组容量为优化变量，以一层规划模型为约束条件，建立二层规划模型；以占地面积最少为目标，各机组机型为优化变量，以一层规划模型和二层规划模型为约束条件，建立三层规划模型并求解三层规划模型。本申请对能源互联网物理基础层进行规划分析，以电力网络为主体骨架，融合气、热等网络，覆盖能源生产、能源传输、能源消费、能源存储、能源转换的整个能源链，可提高能源互联网在经济、社会、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三层目标的能源互联网规划方法，其特征在于，包括：以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型；以经济最优为目标，各机组容量为优化变量，以一层规划模型为约束条件，建立二层规划模型；以占地面积最少为目标，各机组机型为优化变量，以一层规划模型和二层规划模型为约束条件，建立三层规划模型并求解三层规划模型。

【技术特征摘要】
1.一种三层目标的能源互联网规划方法，其特征在于，包括：以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型；以经济最优为目标，各机组容量为优化变量，以一层规划模型为约束条件，建立二层规划模型；以占地面积最少为目标，各机组机型为优化变量，以一层规划模型和二层规划模型为约束条件，建立三层规划模型并求解三层规划模型。2.根据权利要求1所述的一种三层目标的能源互联网规划方法，其特征在于，以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型包括：建立一层规划模型的一层目标函数，所述一层目标函数包括电负荷需求预测公式和冷热负荷需求预测公式；电负荷需求预测公式为：冷热负荷需求预测公式包括采暖热需求计算公式和制冷耗热量计算公式；采暖热需求计算公式为：Qh＝qhAc10-3；制冷耗热量计算公式：其中，Lt为t时刻的配电网络的用电负荷，St为t时刻的第i块用地的土地面积，dt为t时刻考虑风险后的第i块用地土地性质的负荷密度，Pj表示第j个分布式电源在t时刻的出力；为采暖全年耗热量；N为采暖天数；Qh为采暖设计热负荷；ti为室内计算温度；ta为采暖期室外平均温度；to,h为采暖室外计算温度；Qh为采暖设计热负荷，qh为采暖热指标，Ac为采暖建筑物的建筑面积；为制冷耗热量，Qc为空调夏季设计热负荷，Tc,max为空调夏季最大负荷利用小时数；qc为空调冷指标，COP为吸收式制冷机的制冷系数，AK为空调建筑物建筑面积。3.根据权利要求1所述的一种三层目标的能源互联网规划方法，其特征在于，以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型包括：建立区域内能源禀赋、电力网和天然气网的约束条件，包括区域内能源禀赋约束条件；其中，区域内能源禀赋约束条件为：Ekj为调整后第k产业使用第j种能源的总量，为调整前第k产业使用第j种能源的总量，aj和bj分别为第j种能源调整系数的下限和上限。4.根据权利要求1所述的一种三层目标的能源互联网规划方法，其特征在于，以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型包括：建立区域内能源禀赋、电力网和天然气网的约束条件，包括各产业对能源需求总量的约束条件；其中，各产业对能源需求总量的约束条件为：与Ekj分别为调整前后第k产业使用第j种能源的总量，为第k产业使用第j种能源的利用率，Eke1，Eke2，Eke3分别为调整后第k产业需要动力、冷/热、照明的用能总量，分别为第k产业在动力、冷热、照明使用能源的利用率。5.根据权利要求1所述的一种三层目标的能源互联网规划方法，其特征在于，以满足用能需求为目标，各类资源使用总量为优化变量建立一层规划模型包括：建立区域内能源禀赋、电力网和天然气网的约束条件，包括有功功率平衡约束；其中，有功功率平衡约束为：Pt为区域内有功负荷，P为电网有功出力，PW为分布式...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃芸，吴伟杰，卢洵，郑敏嘉，林勇，刘新苗，王磊，马君华，延星，黄文瑞，王康，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司电网规划研究中心，广东电网发展研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44