用于确定能源系统的设计的方法和能源系统技术方案

本发明专利技术提出一种用于借助优化方法来确定能源系统的设计的方法，该方法至少包括以下步骤：‑借助根据参数的概率分布(42)对值(421)进行提取，来提供优化方法的至少一个参数的多个值(421)；‑针对参数的每个值(421)分别规定能源系统的单个目标函数；‑借助单个目标函数形成总目标函数；和‑借助优化方法将总目标函数极值化。此外，本发明专利技术还涉及一种能源系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定能源系统的设计的方法和能源系统
本专利技术涉及一种用于借助优化方法确定能源系统的设计的方法。此外，本专利技术还涉及一种能源系统，其部件根据本专利技术的方法或其实施方式中的一个进行设计。
技术介绍
能源系统、例如多模态能源系统，为例如建筑物、工业设施或私人设施的耗能器提供至少一种能量形式，其中，提供尤其可以通过不同的能量形式的转换，借助不同的能量形式的传输和/或通过所存储的能量形式进行。换言之，不同的能量形式、特别是热、冷和/或电能，借助(多模态)能源系统在其产生、其提供和/或其存储方面进行耦合。已知借助能源系统设计方法来尽可能最佳地设计能源系统。为此，通常使用能源系统的数学模型，该数学模型可以实现借助数值优化方法关于目标函数来优化能源系统。为此，通常需要多个参数(输入参数)，例如负载曲线的预测和/或状态测量，以使数学模型参数化。在此，确定性地预先给定参数化所需的参数，例如负载时间序列、能源价格和/或天气数据。由此，基于确定性的参数对能源系统同样进行确定性的优化。能源系统设计方法例如从SebastianThiem等人于2017年在《能源(Energy)》，第133卷，第691-709页的文件“Project-levelmulti-modalenergysystemdesign-Novelapproachforconsideringdetailedcomponentmodelsandexamplecasestudyforairports，项目级多模态能源系统设计-考虑详细的部件模型和机场案例研究的新方法”中已知。在已知的能源系统方法中，需要对参数的值的未来发展做出假设。例如，不知道燃气价格在未来如何发展。因此，未来的燃气价格的值通过合理性假设进行确定。在已知的能源系统设计方法中，仅考虑了合理的燃气价格的值。然而，由此使尽可能最佳地设计能源系统变得困难，因为该设计可能在很大程度上取决于已经做出的看似合理的假设。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种改善的能源系统设计方法。上述技术问题通过具有独立权利要求1的特征的方法以及通过具有独立权利要求10的特征的设备来解决。本专利技术的有利的实施方式和扩展在从属权利要求中给出。根据本专利技术的用于借助优化方法来确定能源系统的设计的方法至少包括以下步骤：-借助根据参数的概率分布对值进行提取，来提供优化方法的至少一个参数的多个值；-针对参数的每个值分别规定能源系统的单个目标函数；-借助单个目标函数形成总目标函数；和-借助优化方法将总目标函数极值化。根据本专利技术的用于确定能源系统的设计的方法相应于能源系统设计方法，或者可以将其称为能源系统设计方法。借助根据本专利技术的方法来确定能源系统的设计、特别是对其部件的确定。能源系统的设计可以包括对能源系统所具有的部件的确定和/或决定和/或规定。此外，能源系统的设计可以包括其部件的尺寸和/或容量、部件的成本(例如能量存储器的成本)、能量流和/或功率流。换言之，在确定系统参量或特征参量的尽可能最优的值的意义上，在优化中可以考虑能源系统的任意系统参量和/或表征能源系统的任意特征参量。对系统参量和/或特征参量的考虑可以借助将其引入单个目标函数或总目标函数中进行。换言之，特别地，能源系统的关于其部件方面的结构和/或其构造、其尺寸和/或其经济性分析被称为能源系统的设计。尽可能最优的能源系统的设计也被称为优化问题。借助优化方法来确定这种尽可能最优的能源系统的设计，即例如其结构、其尺寸、其经济性分析等。作为部件，能源系统可以分别包括一个或多个发电机、热电联产设施(特别是热电联产电场)、燃气锅炉、柴油发电机、热泵、压缩制冷机、吸收式制冷机、泵、远程供热网络、能量传输线、风力涡轮机或风力发电设施、光伏设施、生物质设施、沼气设施、废物焚化设施、工业设施、传统发电厂和/或诸如此类设施。如果参量的一个或多个值在优化中被视为是恒定的，则该参量是优化方法的参数。换言之，参数是固定但却任意的。参数也可以被称为输入参数。如果参量的一个或多个值在优化中发生变化，则该参量是优化方法的变量。换言之，借助优化方法确定变量的尽可能最好或尽可能最优的值。辅助条件、边界条件或强制条件(在此统称为辅助条件)是优化方法的参数和/或变量必须满足的条件、特性和/或关系。这些辅助条件可以作为等式和/或不等式给出，和/或这些辅助条件明确地描述了大量的参数的允许值和/或变量的允许值。优化方法例如是数学和/或数值优化方法、特别是单纯形方法，其例如可以借助计算设备、特别是借助计算机来执行。借助优化方法将总目标函数极值化，即最大化或最小化。在此，不需要计算确切的最大值或最小值。例如借助近似算法和/或借助规定针对优化方法的误差的阈值，确定近似最优的设计(解决方案)就足够了。根据本专利技术，为优化方法提供至少一个参数。本专利技术的基本构思是，借助根据参数的概率分布或分布的提取来规定参数的值。换言之，参数是随机的随机变量(不要与优化方法的变量混淆)，该随机变量根据其概率分布取不同的值。因此，参数的值代表关于概率分布的样本(英文：Sample)，并且也可以将其称为样本值。可以设置多个这种具有相应概率分布的随机参数。补充地，还可以设置确定性参数。针对每个所提取的参数的值规定能源系统的单个目标函数。换言之，单个函数已经针对所提取的参数的值对能源系统进行建模。根据本专利技术，由通过所提取的参数的值构成的单个目标函数形成总目标函数。根据本专利技术，借助优化方法将总目标函数极值化。由此优化了与所提取的参数的值的数量相应的多个类似的能源系统。换言之，在优化方法中并且因此在确定能源系统的设计时考虑随机提取了的参数的多个值(样本)。在此，对参数的不同值的考虑通过总目标函数进行，总目标函数借助优化方法尽可能最好地优化，即极值化。因此，所提取的参数的值进入到优化中。反之，已知的方法仅考虑参数的最合理的值。换言之，针对参数的每个(所提取的)值提供情景，即能源系统的模型。在此，能源系统的单个目标函数对应于每种情景。例如，参数是燃气价格，其中针对燃气价格的每个值提供了单个目标函数。可以象征性地说明，针对参数的每个值都存在能源系统，其中借助总目标函数的形成，有利地借助优化方法并行地考虑该多个现有的能源系统，并且同时尽可能最优地进行设计。根据本专利技术的方法的特别的优点在于，在确定能源系统的设计时，通过参数的采样值来考虑参数的概率分布。换言之，优化方法具有关于参数的概率分布的知识。由此，并不是如现有技术中设置的那样，在参数变化或灵敏度分析的框架内确定性地优化能源系统，而是同时考虑多个并行的情景，并且根据参数的概率分布进行优化。特别地，在此通常不需要对情景进行加权，因为参数的值已经根据其概率分布进行了提取并且因此进行了相应地加权。然而，可以规定至少部分地对不同情景或单个目标函数进行加权。本专利技术的基本构思是针对能源系统设计问题确定随机参数的样本，并且在优化方法内并行且同时地考虑该多个样本。由此，有利地进行能源系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于借助优化方法来确定能源系统的设计的方法，包括以下步骤：/n-借助根据参数的概率分布(42)对值(421)进行提取，来提供优化方法的至少一个参数的多个值(421)；/n-针对所述参数的每个值(421)分别规定所述能源系统的单个目标函数；/n-借助所述单个目标函数形成总目标函数；和/n-借助所述优化方法将所述总目标函数极值化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180427 EP 18169710.31.一种用于借助优化方法来确定能源系统的设计的方法，包括以下步骤：
-借助根据参数的概率分布(42)对值(421)进行提取，来提供优化方法的至少一个参数的多个值(421)；
-针对所述参数的每个值(421)分别规定所述能源系统的单个目标函数；
-借助所述单个目标函数形成总目标函数；和
-借助所述优化方法将所述总目标函数极值化。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述总目标函数借助单个目标函数的总和形成。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中针对每个单个目标函数提供至少一个辅助条件，其中在将所述总目标函数极值化时考虑所述辅助条件。


4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中将正态分布用作所述概率分布(42)。


5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中借助蒙特卡洛方法提取所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S阿克曼，M考茨，J谢弗，A绍博，S蒂姆，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE