城市综合能源系统能源技术效率建模方法及终端设备技术方案

本发明专利技术公开了一种城市综合能源系统能源技术效率建模方法及终端设备，其中，所述城市综合能源系统能源技术效率建模方法包括：S1)建立能源流动分环节能效模型；S2)基于所述能源流动分环节能效模型，建立城市综合能效模型；S3)基于所述城市综合能效模型，建立城市能效优化模型；S4)对所述城市能效优化模型进行最优计算，以求解出最优的能源技术效率。

【技术实现步骤摘要】
城市综合能源系统能源技术效率建模方法及终端设备
本专利技术涉及城市能源
，特别涉及一种城市综合能源系统能源技术效率建模方法及终端设备，适用于城市级别的综合能源系统能源利用效率计算工作，属于能源系统优化领域。
技术介绍
随着工业的发展和居民生活对于能源使用的不断增长，我国的能源消耗量不断增加，且环境问题也日益突出，能源问题成为近年来专家们的讨论热点。在当今社会中，能源的投入和效率对经济发展有着至关重要的作用。目前，我国的主要能耗来源于城市，中国政府提出了“控制能源消费总量，提高能源效率”的城市能源消费政策，即需要对城市综合能源系统的能效进行建模和优化，以提高城市当前的能耗效率。研究城市能源效率对建设我国资源节约型和环境友好型社会、对发展循环经济都具有重要意义。能源效率通常用两种方式来定义：能源的经济效率和能源的技术效率。能源的经济效率通常被定义为能源消费量与国内生产总值之比。在定义中，能源经济效率是某项经济指标、实物量或服务量与所消耗的能源量的比值。在中国，从国家、地区、城市的宏观层面上，经济效率多表述为：吨标煤/万元GDP。目前国内外的研究大多集中在能源的经济效率上。然而，随着环境污染的不断加重以及能源的日益枯竭，能源的技术效率会成为更加重要的目标。能源的技术效率定义为能源的使用过程中所得到的有效能与实际输入的能源量之比，一般采用百分率的方式表示。能源的使用过程包括能源生产、传输、转化、储存和利用。能源系统的总效率一般由能源生产环节效率、能源的传输、转化和储存等中间环节效率和终端利用效率组成，它是由能源流动各环节中的技术和模式决定的。基于此，有必要提出一种考虑能源生产、传输、转换、储存和利用各环节的城市系统能源利用效率建模的方法，通过考虑关键技术因素和优化能效系统模型的方法，提高城市能源利用效率，为城市能源政策的制定提供一定的帮助。综上所述，构建一种考虑能源分环节利用的城市综合能源系统能效建模方法，是亟待解决的实际问题，具有良好的理论价值和应用价值。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于构建一种考虑能源分环节利用的城市综合能源系统能效建模方法，该方法在构建完整的城市能效系统模型的前提下，通过对关键技术因素进行优化，得到优化后的城市能效系统模型，进一步提高城市能效系统的效率，从而更准确的指导了节能减排措施的颁布，对城市能源政策的制定具有更明确的指导作用。为实现上述目的，本专利技术提供了一种城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其中，所述城市综合能源系统能源技术效率建模方法包括：S1)建立能源流动分环节能效模型；S2)基于所述能源流动分环节能效模型，建立城市综合能效模型；S3)基于所述城市综合能效模型，建立城市能效优化模型；S4)对所述城市能效优化模型进行最优计算，以求解出最优的能源技术效率。如上所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其中，在步骤S1)中，为能源的生产、传输、转化、储存和利用五个环节分别建立相应的数学模型，其中，在各个环节中，能源的输入和输出均有下式的关系Li＝CiPi(1)；其中，i＝1、2、3、4、5，分别代表能源生产、运输、转换、储存和利用五个环节，Pi和Li分别代表第i环节的能量输入列向量和输出列向量，Ci代表第i环节的能效矩阵，Ci第m行第n列的元素值代表第m种能源经过相应环节后转换成第n种能源的效率。如上所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其中，在能源生产环节的能效矩阵为：其中，λji,α表征第i个环节第α种能量的j分量，α为c、e或g，ηceh、ηtp、ηcfb以及ηgb分别代表集中式电供热、火电厂、燃煤锅炉以及燃气锅炉的效率，ηchpe和ηchph表征热电联产的发电效率和发热效率。如上所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其中，能源运输环节的能效矩阵为：其中，ηpg,ηhsp,ηgcs分别代表电网、热力管网以及压气站的效率。如上所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其中，能源运输环节的能效矩阵为：其中，ηdeht和ηdec分别代表分布式电转热和分布式电转冷的效率，ηcchpe、ηcchph和ηcchpc分别代表CCHP的发电效率、热效率和冷效率；能源转换环节到能源存储环节电、热、冷系数矩阵如下：其中：λe、λh和λc分别代表从能量转换部分到能量存储部分的电、热、冷比例。如上所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其中，能源储能环节的能效矩阵为：其中，ηees、ηtes以及ηcs分别代表储电、储热以及储热的效率。如上所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其中，能源利用环节的能效矩阵为：其中，ηel、ηhl、ηcl、ηgl以及ηor分别代表电负荷、热负荷、冷负荷、气负荷以及油需求的效率。如上所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其中，在步骤S2)中，城市综合能效的输出矩阵L5为：L5＝C5(I-λ+C4λ)C3(T2C2C1P1+Pr)(8)其中，I代表单位矩阵，所述城市综合能效模型为：ν为输出与输入之比。如上所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其中，在步骤S3)中，在所述城市能效优化模型中，对ν的最大值优化，优化函数为：其中，决策变量为：能效矩阵Ci矩阵中的λji,α、输入列向量P1；其中，采用内点法对所述优化函数进行寻优计算，以求解出所述ν最大时所对应的所述决策变量所对应的参数。本专利技术还提出了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法的步骤。本专利技术的城市综合能源系统能源技术效率建模方法在构建完整的城市能效系统模型的前提下，通过对关键技术因素进行优化，得到优化后的城市能效系统模型，进一步提高城市能效系统的效率，从而更准确的指导了节能减排措施的颁布，对城市能源政策的制定具有更明确的指导作用。附图说明图1为本专利技术实施例的城市综合能源系统能源技术效率建模方法的流程图；图2为本专利技术实施例的城市综合能源系统能效模型及优化框架图；图3为本专利技术实施例的市综合能源系统分环节能流图；图4为内点法计算优化城市能源系统能效的流程图；以及图5为本专利技术实施例提供的终端设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
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【技术保护点】
1.一种城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其特征在于，所述城市综合能源系统能源技术效率建模方法包括：/nS1)建立能源流动分环节能效模型；/nS2)基于所述能源流动分环节能效模型，建立城市综合能效模型；/nS3)基于所述城市综合能效模型，建立城市能效优化模型；/nS4)对所述城市能效优化模型进行最优计算，以求解出最优的能源技术效率。/n

【技术特征摘要】
1.一种城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其特征在于，所述城市综合能源系统能源技术效率建模方法包括：
S1)建立能源流动分环节能效模型；
S2)基于所述能源流动分环节能效模型，建立城市综合能效模型；
S3)基于所述城市综合能效模型，建立城市能效优化模型；
S4)对所述城市能效优化模型进行最优计算，以求解出最优的能源技术效率。


2.如权利要求1所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其特征在于，在步骤S1)中，为能源的生产、传输、转化、储存和利用五个环节分别建立相应的数学模型，其中，在各个环节中，能源的输入和输出均有下式的关系
Li＝CiPi(1)；
其中，i＝1、2、3、4、5，分别代表能源生产、运输、转换、储存和利用五个环节，Pi和Li分别代表第i环节的能量输入列向量和输出列向量，Ci代表第i环节的能效矩阵，Ci第m行第n列的元素值代表第m种能源经过相应环节后转换成第n种能源的效率。


3.如权利要求2所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其特征在于，在能源生产环节的能效矩阵为：



其中，λji,α表征第i个环节第α种能量的j分量，α为c、e或g，ηceh、ηtp、ηcfb以及ηgb分别代表集中式电供热、火电厂、燃煤锅炉以及燃气锅炉的效率，ηchpe和ηchph表征热电联产的发电效率和发热效率。


4.如权利要求3所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其特征在于，能源运输环节的能效矩阵为：



其中，ηpg,ηhsp,ηgcs分别代表电网、热力管网以及压气站的效率。


5.如权利要求4所述的城市综合能源系统能源技术效率建模方法，其特征在于，能源运输环节的能效矩阵为：



其中，ηdeht和ηdec分别代表分布式电转热和分布式电转冷的效率，ηc...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆震，许剑，李思维，岳靓，陈振宇，杨斌，阮文骏，郭磊，王林钰，
申请(专利权)人：北京中电飞华通信股份有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，国网江苏省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11