一种基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法，包括，构建综合能源系统模型；根据系统模型搭建双层规划模型；输入数据，求解双层规划模型；其中，所述数据区分为网络数据、设备数据和负荷数据；所述综合能源系统模型区分为网络模型、全生命周期成本模型和能值产出率模型；本发明专利技术在含可再生能源的综合能源系统上，引入生命周期理论量化全生命周期经济效益，考虑能源站建设、报废阶段的经济效益，完善系统全生命周期成本描述，同时引入能值理论，考虑系统的社会资源输入，精确化系统能源转换效率，对目标函数激进行了修正与完善，为综合能源系统规划提供辅助决策，有助于综合能源系统规划结果。

A comprehensive energy system planning method based on life cycle and energy value theory

【技术实现步骤摘要】
一种基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法
本专利技术涉及综合能源系统规划的
，尤其涉及一种基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法。
技术介绍
综合能源系统(IES)是多能异质能源集中供给，提高可再生能源消纳能力的有效途径，可再生能源的大量接入导致系统供能不确定性增加，影响能源利用率。合理的综合能源系统规划方案是实现能源梯级，保证系统经济性的有效途径。然而，综合能源系统在能源的生产、传输、利用环节存在复杂的耦合关系，再加上系统长时间尺度的规划、建设、投产等经济行为给系统能量转换效率的合理量化，系统建设经济效益的全面评估增加了难度，使得集中规划面临巨大挑战。能值理论能够统一综合能源系统中多种能源形式的计量方式，生命周期理论能够统筹综合能源系统全生命周期内各阶段经济效益，有利于在规划过程中实现异质能源的统一量化与经济效益的全生命周期评估。因此，在综合能源系统规划过程中针对系统生命周期内的经济行为过程描述不完整，多类型资源统一量化困难的问题，开展基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划研究是有意义的，有利于实现资源合理配置、提高能源利用效率。综合能源系统是通过能源站耦合各个能源子系统，能源站的选址选型对系统的经济效益与能源利用效率有重大影响。因此，目前综合能源系统规划方面的研究大多基于不同能源的不同耦合方式，考虑经济效益、能源利用效率等因素，对能源站进行选址选型。针对不同耦合方式，现有研究能够基于典型场景的运行情况，建立电-气耦合、电-热-气多能耦合的规划模型并对比分析不同耦合方式规划方案的优劣。在规划目标方面，能够基于中长期负荷预测，针对电-气-热多能耦合的网络，以系统年运行成本、系统投资运行成本、碳交易成本、环境污染成本、系统能源转换效率等为目标，建立综合能源系统的规划模型，提出区域综合能源系统能源站的规划方法；也能够基于典型运行场景，结合系统通用性能流模型，建立多目标或多层的能源站规划模型。现阶段关于综合能源系统规划的研究大多基于不同能源耦合方式，利用基于理论的能质系数对不同能量形式进行统一量化，通过量化后的能量值来描述能源转换效率，或根据系统内设备、能源的市场价值确定系统经济效益，建立能源站的设备选型、容量配置模型，较少考虑系统规划、建设、运行、报废的全生命周期经济效益，且较少将系统生命周期中涉及的社会资源进行量化，较少将生命能源(人力资源)计入能源供给总量中。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述现有基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法存在的综合能源系统规划结果欠考虑生命周期和能量问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术目的是提供一种基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法，。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法，包括，构建综合能源系统模型；根据系统模型搭建双层规划模型；输入数据，求解双层规划模型；其中，所述数据区分为网络数据、设备数据和负荷数据。作为本专利技术所述基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法的一种优选方案，其中：所述综合能源系统模型区分为网络模型、全生命周期成本模型和能值产出率模型。作为本专利技术所述基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法的一种优选方案，其中：所述全生命周期成本模型为：其中，N为IES中设量；Pn为设备n的装机容量；Rn为设备n的重置次数；i为利率；tr为税率；Lp为项目设计寿命；M为系统年维护成本；B为系统年用能成本；S为设备废弃处理成本；D为设备年折旧费用；Rn为设备n的重置次数；Cn为设备n的单位容量初始投入成本；tn为设备n的设计寿命；j为设备当前的重置次数；n为设备序号。作为本专利技术所述基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法的一种优选方案，其中：所述系统年维护成本M为：其中，rM为设备维护率；N为IES中设备数量；Cc为单位容量设备c的初始投资成本；Pc为设备c的装机容量。作为本专利技术所述基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法的一种优选方案，其中：所述系统年用能成本B为：其中，为第d天t时刻的火电机组发电量；πe(t)为t时刻煤炭价格；为第d天t时刻的天然气使用量；πgas为天然气价格。作为本专利技术所述基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法的一种优选方案，其中：所述设备废弃处理成本S为：其中，N为IES中设备数量；CS,c为第c个设备的单位容量废弃处理价格；Pc为设备c的装机容量。作为本专利技术所述基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法的一种优选方案，其中：所述设备年折旧费用D：其中，N为IES中设备数量；rD为设备折旧率；Cc为单位容量设备c的初始投资成本；Pc为设备c的装机容量。作为本专利技术所述基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法的一种优选方案，其中：所述能值产出率模型为：maxEYR＝Y/F其中，Y为综合能源系统的经济输入(反馈)能值；F为系统产出能值。作为本专利技术所述基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法的一种优选方案，其中：所述建立双层规划模型包括步骤：以系统全生命周期成本最小为上层规划目标；以能值产出率最大为下层优化目标；建立综合能源系统双层规划模型。作为本专利技术所述基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法的一种优选方案，其中：所述求解双层规划模型还包括以下步骤，通过将待选设备数据、待选节点数据、综合能源系统网络数据、负荷数据及历史风速等数据代入所述综合能源系统规划模型，利用GAMS软件求解双层规划模型，最终求得能源站内选择的设备型号、容量、安装地址、系统能值产出率及全生命周期成本。本专利技术的有益效果：本专利技术在含可再生能源的综合能源系统上，引入生命周期理论量化全生命周期经济效益，考虑能源站建设、报废阶段的经济效益，完善系统全生命周期成本描述，同时引入能值理论，考虑系统的社会资源输入，精确化系统能源转换效率，对目标函数激进行了修正与完善，为综合能源系统规划提供辅助决策，有助于综合能源系统规划结果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法的整体流程图。图2为本专利技术基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法所述的综合能源系统模型结构示意图。图3为本专利技术基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法所述的网络模型结构示意图。图4为本专利技术基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法所述的根据系统模型搭建双层规划模型结构示意图。图5为本专利技术基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法的综合能源系统示意图。图6为本专利技术基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法的各方案风电消纳率与全生命周期成本对比图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法，其特征在于：包括，构建综合能源系统模型；根据系统模型搭建双层规划模型；输入数据，求解双层规划模型；其中，所述数据区分为网络数据、设备数据和负荷数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法，其特征在于：包括，构建综合能源系统模型；根据系统模型搭建双层规划模型；输入数据，求解双层规划模型；其中，所述数据区分为网络数据、设备数据和负荷数据。2.如权利要求1所述的基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法，其特征在于：所述综合能源系统模型区分为网络模型、全生命周期成本模型和能值产出率模型。3.如权利要求2所述的基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法，其特征在于：所述全生命周期成本模型为：其中，N为IES中设量；Pn为设备n的装机容量；Rn为设备n的重置次数；i为利率；tr为税率；Lp为项目设计寿命；M为系统年维护成本；B为系统年用能成本；S为设备废弃处理成本；D为设备年折旧费用；Rn为设备n的重置次数；Cn为设备n的单位容量初始投入成本；tn为设备n的设计寿命；j为设备当前的重置次数；n为设备序号。4.如权利要求3所述的基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法，其特征在于：所述系统年维护成本M为：其中，rM为设备维护率；N为IES中设备数量；Cc为单位容量设备c的初始投资成本；Pc为设备c的装机容量。5.如权利要求3或4所述的基于生命周期与能值理论的综合能源系统规划方法，其特征在于：所述系统年用能成本B为：其中，为第d天t时刻的火电机组发电量；πe(t)为t时刻煤炭价格；为第d天t时刻的天然气使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦迅，邵赟凡，王俊，吴磊，宋毅，原凯，顾伟，
申请(专利权)人：南京工业大学，国网天津市电力公司，国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32