区域综合能源系统的规划方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种区域综合能源系统规划方法及装置，其中的方法包括区域综合能源系统分区负荷中心计算、确定能源站等级和数量、计算能源站坐标、能源站与负荷中心匹配，计算能源站服务能力。本发明专利技术通过将能源站划分为不通的等级，根据能源站服务半径、服务能力、负荷中心的服务需求，按照总体建设成本最低对能源站进行规划，得出能源站数量、服务规模和位置，实现了多个分布式能源站的优化布局，满足分布式能源站因地制宜建设需求。

Planning method and device of regional comprehensive energy system

【技术实现步骤摘要】
区域综合能源系统的规划方法及装置
本专利技术涉及能源规划
，更为具体地，涉及一种含多个分布式能源站的区域综合能源系统的规划方法及装置。
技术介绍
现有能源系统规划通常从供需关系出发，分别进行各能源的专项规划。而实际过程中，各专项规划交互影响，可能带来负荷重复计算、占地冲突、能源结构不合理等问题。在在能源互联网规划中，各能源系统的规划是一体的，如何在各能源交互影响和约束关系下实现能源供应和需求的优化匹配是综合能源系统规划设计的关键问题。现有规划工作中通常采用自上而下的方法，即：先进行大范围的主要能源产生和传输规划，再进行局部区域的能源供应规划。对于各种能源交互影响的综合能源系统，这种方法难以进行。为解决能源系统规划中自上而下难以进行的方法，亟需一种新的规划方法。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种区域综合能源系统的规划方法及装置，以解决目前能源系统规划不能满足区域综合能源系统分布式能源供应需求的问题。本专利技术提供一种区域综合能源系统的规划方法，包括：S110：根据所规划的区域地块划分建立区域综合能源系统的负荷分区，将各个负荷分区的中心确立为负荷中心，计算各个负荷中心的能源需求量；S120：根据各个负荷中心的能源需求量，确定能源站的数量和等级，以及根据各个负荷中心的位置，确定各个能源站的位置；S130：判断所述负荷中心到各个能源站是否有可行的能源管道路径，如果有可行的能源管道路径，进一步判断所述能源管道路径是否满足其中一个能源站的服务半径的需求，如果满足所述服务半径的需求，则选定所述能源站为所述负荷中心服务；S140：如果不满足所述服务半径的需求，判断是否满足其他能源站的服务半径的需求，根据满足所述服务半径的需求和满足能源站最大服务能力的需求，从而选定则合适的能源站为所述负荷中心服务；S150：对于没有匹配到合适能源站的负荷中心，循环步骤S120至步骤S140，直至各个负荷中心均匹配到合适的能源站；S160：各个负荷中心均匹配到合适的能源站后，计算各个能源站的所需服务能力。此外，优选的方案是，所述负荷中心的能源需求量的计算公式为：Qj＝εejQej+εhjQhj+εcjQcj其中，Qj为第j个负荷中心的能源需求量；Qej、Qhj、Qcj分别为负荷中心的年用电量、用热量和用冷量；εej、εhj、εcj分别为电、热、冷的统一折合系数。此外，优选的方案是，在所述步骤S120中，按照服务能力将所述能源站划分为A、B、C三个能源站等级，每个等级能源站的单位造价成本分别为cA、cB、cC，固定建造成本为αA、αB、αC；各等级能源站服务半径分别为rA、rB,、rC，给定三类能源站的初始数量sA＝5、s＝8、sC＝8；其中，在根据各个负荷中心的能源需求量，确定能源站的数量和类型的过程中，第一步：定义所述负荷中心和所述能源站的关联决策矩阵DM，所述矩阵DM为(sA+sB+sC)×n维，矩阵元素为1表示负荷中心将由对应能源站服务，矩阵元素为0的表示负荷中心不由对应能源站服务；其中，所述矩阵DM每列的和必须为1，决策变量为矩阵DM中各元素：dmij，dmij∈{0,1}，i＝1...m，j＝1...n，m＝sA+sB+sC；第二步：建立目标函数，所述目标函数为能源站的总造价成本最少，具体公式为：min(C·DM·Q+α·D)其中，Q＝[Q1,Q2,...Qn]T，D＝[d1,d2,...dm]T，建立等式约束：j＝1...n，所述等式约束表示某个负荷中心有且只有一个能源站为其服务；建立不等式约束：i＝1,...,m，其中，Smaxi为能源站的最大建设服务能力第三步：利用分支定界发求解第一步所建立问题，求取所述负荷中心和所述能源站的关联决策矩阵，以及A、B、C三个能源站等级的数量。此外，优选的方案是，各个能源站的服务能力的需求公式为：其中，Qj表示第j个负荷中心的能源需求量；dmij表示第j个负荷中心与第i个能源站的关联关系，当dmij＝1表示第j个负荷中心由第i个能源站服务，当dmij＝0表示第j个负荷中心与第2个能源站无联系。此外，优选的方案是，确定各个能源站的位置采用如下公式进行确定，第i个能源站的坐标(Xi,Yi)为：其中，表示能源站的服务能力需求。本专利技术还提供一种区域综合能源系统的规划装置，包括：负荷中心能源需求获取单元，用于根据所规划的区域地块划分建立区域综合能源系统的负荷分区，将各个负荷分区的中心确立为负荷中心，计算各个负荷中心的能源需求量；能源站数量和类型确定单元，用于根据各个负荷中心的能源需求量，确定能源站的数量和等级；能源站位置获取单元，用于根据各个负荷中心的位置，确定各个能源站的位置；负荷中心与能源站匹配单元，用于判断所述负荷中心到各个能源站是否有可行的能源管道路径，如果有可行的能源管道路径，进一步判断所述能源管道路径是否满足其中一个能源站的服务半径的需求，如果满足所述服务半径的需求，则选定所述能源站为所述负荷中心服务；如果不满足所述服务半径的需求，判断是否满足其他能源站的服务半径的需求，根据满足所述服务半径的需求和满足能源站最大服务能力的需求，从而选定则合适的能源站为所述负荷中心服务；对于没有匹配到合适能源站的负荷中心，循环匹配方式，直至各个负荷中心均匹配到合适的能源站；能源站服务能力计算单元，用于计算各个能源站的所需服务能力。此外，优选的方案是，所述负荷中心能源需求获取单元负荷中心的能源需求量的计算公式为：Qj＝εejQej+εhjQhj+εcjQcj其中，Qj为第j个负荷中心的能源需求量；Qej、Qhj、Qcj分别为负荷中心的年用电量、用热量和用冷量；εej、εhj、εcj分别为电、热、冷的统一折合系数。此外，优选的方案是，所述能源站数量和类型确定单元按照服务能力将所述能源站划分为A、B、C三个能源站等级，每个等级能源站的单位造价成本分别为cA、cB、cC，固定建造成本为αA、αB、αC；各等级能源站服务半径分别为rA、rB,、rC，给定三类能源站的初始数量sA＝5、s＝8、sC＝8；其中，在根据各个负荷中心的能源需求量，确定能源站的数量和类型的过程中，第一步：定义所述负荷中心和所述能源站的关联决策矩阵DM，所述矩阵DM为(sA+sB+sC)×n维，矩阵元素为1表示负荷中心将由对应能源站服务，矩阵元素为0的表示负荷中心不由对应能源站服务；其中，所述矩阵DM每列的和必须为1，决策变量为矩阵DM中各元素：dmij，dmij∈{0,1}，i＝1...m，j＝1...n，m＝sA+sB+sC；第二步：建立目标函数，所述目标函数为能源站的总造价成本最少，具体公式为：min(C·DM·Q+α·D)<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区域综合能源系统的规划方法，包括：/nS110：根据所规划的区域地块划分建立区域综合能源系统的负荷分区，将各个负荷分区的中心确立为负荷中心，计算各个负荷中心的能源需求量；/nS120：根据各个负荷中心的能源需求量，确定能源站的数量和等级，以及根据各个负荷中心的位置，确定各个能源站的位置；/nS130：判断所述负荷中心到各个能源站是否有可行的能源管道路径，如果有可行的能源管道路径，进一步判断所述能源管道路径是否满足其中一个能源站的服务半径的需求，如果满足所述服务半径的需求，则选定所述能源站为所述负荷中心服务；/nS140：如果不满足所述服务半径的需求，判断是否满足其他能源站的服务半径的需求，根据满足所述服务半径的需求和满足能源站最大服务能力的需求，从而选定则合适的能源站为所述负荷中心服务；/nS150：对于没有匹配到合适能源站的负荷中心，循环步骤S120至步骤S140，直至各个负荷中心均匹配到合适的能源站；/nS160：各个负荷中心均匹配到合适的能源站后，计算各个能源站的所需服务能力。/n

【技术特征摘要】
1.一种区域综合能源系统的规划方法，包括：
S110：根据所规划的区域地块划分建立区域综合能源系统的负荷分区，将各个负荷分区的中心确立为负荷中心，计算各个负荷中心的能源需求量；
S120：根据各个负荷中心的能源需求量，确定能源站的数量和等级，以及根据各个负荷中心的位置，确定各个能源站的位置；
S130：判断所述负荷中心到各个能源站是否有可行的能源管道路径，如果有可行的能源管道路径，进一步判断所述能源管道路径是否满足其中一个能源站的服务半径的需求，如果满足所述服务半径的需求，则选定所述能源站为所述负荷中心服务；
S140：如果不满足所述服务半径的需求，判断是否满足其他能源站的服务半径的需求，根据满足所述服务半径的需求和满足能源站最大服务能力的需求，从而选定则合适的能源站为所述负荷中心服务；
S150：对于没有匹配到合适能源站的负荷中心，循环步骤S120至步骤S140，直至各个负荷中心均匹配到合适的能源站；
S160：各个负荷中心均匹配到合适的能源站后，计算各个能源站的所需服务能力。


2.如权利要求1所述的区域综合能源系统的规划方法，其中，
所述负荷中心的能源需求量的计算公式为：
Qj＝εejQej+εhjQhj+εcjQcj
其中，Qj为第j个负荷中心的能源需求量；
Qej、Qhj、Qcj分别为负荷中心的年用电量、用热量和用冷量；
εej、εhj、εcj分别为电、热、冷的统一折合系数。


3.如权利要求1所述的区域综合能源系统的规划方法，其中，
在所述步骤S120中，按照服务能力将所述能源站划分为A、B、C三个能源站等级，每个等级能源站的单位造价成本分别为cA、cB、cC，固定建造成本为αA、αB、αC；各等级能源站服务半径分别为rA、rB,、rC，给定三类能源站的初始数量sA＝5、s＝8、sC＝8；
其中，在根据各个负荷中心的能源需求量，确定能源站的数量和类型的过程中，
第一步：定义所述负荷中心和所述能源站的关联决策矩阵DM，所述矩阵DM为(sA+sB+sC)×n维，矩阵元素为1表示负荷中心将由对应能源站服务，矩阵元素为0的表示负荷中心不由对应能源站服务；其中，
所述矩阵DM每列的和必须为1，决策变量为矩阵DM中各元素：dmij，dmij∈{0,1}，i＝1...m，j＝1...n，m＝sA+sB+sC；
第二步：建立目标函数，所述目标函数为能源站的总造价成本最少，具体公式为：
min(C·DM·Q+α·D)
其中，
Q＝[Q1,Q2,...Qn]T，
D＝[d1,d2,...dm]T，
建立等式约束：所述等式约束表示某个负荷中心有且只有一个能源站为其服务；
建立不等式约束：其中，Smaxi为能源站的最大建设服务能力；
第三步：利用分支定界发求解第一步所建立问题，求取所述负荷中心和所述能源站的关联决策矩阵，以及A、B、C三个能源站等级的数量。


4.如权利要求3所述的区域综合能源系统的规划方法，其中，
各个能源站的服务能力的需求公式为：



其中，Qj表示第j个负荷中心的能源需求量；
dmij表示第j个负荷中心与第i个能源站的关联关系，
当dmij＝1表示第j个负荷中心由第i个能源站服务，
当dmij＝0表示第j个负荷中心与第2个能源站无联系。


5.如权利要求4所述的区域综合能源系统的规划方法，其中，
确定各个能源站的位置采用如下公式进行确定，其中，第i个能源站的坐标(Xi,Yi)为：



其中，表示能源站的服务能力需求。


6.一种区域综合能源系统的规划装置，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：程林，李荣，田立亭，魏大钧，江轶，程艳，万宇翔，
申请(专利权)人：清华大学，国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11