清洁供暖能源系统优化调度方法技术方案

提供一种清洁供暖能源系统优化调度方法，属于能源优化调度技术领域，本发明专利技术以清洁供暖能源系统运行成本最小为优化目标，通过设计成本函数、负荷预测模型和清洁供暖系统设备模型，推导出清洁供暖系统成本约束条件，根据系统运行约束条件，结合预测的负荷需求进行优化调度，确定清洁供暖能源系统中供暖计划指令，实现清洁供暖能源系统运行成本最小化，使供暖过程中消耗的使总运行成本最低。

【技术实现步骤摘要】
清洁供暖能源系统优化调度方法
本专利技术属于能源优化调度
，具体涉及一种清洁供暖能源系统优化调度方法。
技术介绍
在国家大力倡导清洁能源供暖的浪潮下，使风、水、光能等清洁能源发电的装机容量规模成为世界第一。清洁能源供暖的设备投资就比较高，同时所采用能源方式存在诸多限制，这些都是自然硬性存在的问题，不能在短时间内得到有效解决。然而清洁能源供暖面临的最主要问题之一还有系统运行成本的问题。清洁供暖能源系统包括了电锅炉、空气源热泵机组、地源热泵机组等设备，这些设备在运行过程中如若不进行更有效控制，会大大提高系统运行成本。在清洁供暖能源系统中，为降低总运行成本，实现优化目标，就需要对能源系统进行优化调度，通过优化调度使总运行成本最低。因此提出此改进。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：提供一种清洁供暖能源系统优化调度方法，本专利技术中以清洁供暖能源系统运行成本最小为优化目标，通过设计成本函数、负荷预测模型和清洁供暖系统设备模型，推导出清洁供暖系统成本约束条件，实现清洁供暖能源系统运行成本最小化，使供暖过程中消耗的使总运行成本最低。本专利技术采用的技术方案：清洁供暖能源系统优化调度方法，以清洁供暖能源系统运行成本最小为优化目标，根据系统运行约束条件，结合预测的负荷需求进行优化调度，确定清洁供暖能源系统中供暖计划指令；具体包括以下步骤：步骤一：优化调度层的优化调度为日前调度，取调度周期为15min，1天有96个调度周期，系统优化调度目标函数也就是成本函数为：其中：pt、Qt分别为t时刻清洁供暖能源系统中电力价格、电力消耗量；清洁供暖能源系统电力来源于可再生能源和市电，约束条件包括系统的供能设备运行约束、负荷平衡约束，根据未来24h负荷预测结果，对上述模型进行求解，形成优化调度计划，实现清洁供暖能源系统经济运行；步骤二：对采暖负荷的预测室内温度的状态方程为：式中：——输入热量；——t时刻的室内温度；——t时刻的室外温度；R——楼宇的热阻；Cari——空气比热容；通过输入热量，满足采暖负荷需求，维持室内温度恒定，因此，采暖负荷即输入热量为：步骤三：清洁供暖系统设备模型1)电锅炉电锅炉电能消耗费用与机组的出力关系为：式中：Celectricboiler——电锅炉的耗电成本；Pelectriboiler——电锅炉的功率；ηelectricboiler——电锅炉的热效率；Pelectric——市电价；△t——时间段长度；2)空气源热泵机组空气源热泵机组电能消耗费用与机组的出力关系为：式中：CACHP——空气源热泵机组的耗电成本；PACHP——空气源热泵机组的功率；ηACHP——空气源热泵机组的热效率；Pelectric——电价；Δt——时间段长度；3)地源热泵机组地源热泵机组电能消耗费用与机组的出力关系为：式中：CCSHP——地源热泵机组的耗电成本；PGSHP——地源热泵机组的功率；ηGSHP——地源热泵机组的热效率；Pelectric——电价；Δt——时间段长度；4)电蓄热TES储热、放热通常会引起热损失，以储热状态方程形式描述为：式中：——t+1时刻TES的容量；——t时刻TES的容量；γ——衰减系数；——分别为t时刻TES的储热、放热功率；ηin、ηdr——储热、放热效率；其电能消耗费用与机组的出力关系为：步骤四：清洁供暖系统成本模型清洁供暖系统以最小化系统运行成本为目标，其成本函数Cc为：Cc＝Celectricboiler+CACHP+CGSHP+CTES目标函数为：MIN(Cc)＝MIN(Celectricboiler+CACHP+CGSHP+CTES)约束条件：1)热平衡2)设备运行功率须在设备允许范围之内0≤Pelectriboiler≤Pelectriboiler，max0≤PACHP≤PACHP，max0≤PGSHP≤PGSHP，max式中，Pelectriboiler，max、PACHP，max、PGSHP，max、为电锅炉、空气源热泵、地源热泵、电蓄热额定容量。通过上述条件对热平衡和设备运行功率进行约束，实现清洁供暖能源系统运行成本最小化。本专利技术与现有技术相比的优点：本方案以清洁供暖能源系统运行成本最小为优化目标，通过设计成本函数、负荷预测模型和清洁供暖系统设备模型，推导出清洁供暖系统成本约束条件，根据系统运行约束条件，结合预测的负荷需求进行优化调度，确定清洁供暖能源系统中供暖计划指令，实现清洁供暖能源系统运行成本最小化，使供暖过程中消耗的使总运行成本最低。具体实施方式以下对本专利技术实施例作进一步详细描述：清洁供暖能源系统优化调度方法，以清洁供暖能源系统运行成本最小为优化目标，根据系统运行约束条件，结合预测的负荷需求进行优化调度，确定清洁供暖能源系统中供暖计划指令；具体包括以下步骤：步骤一：优化调度层的优化调度为日前调度，取调度周期为15min，1天有96个调度周期，系统优化调度目标函数也就是成本函数为：其中：pt、Qt分别为t时刻清洁供暖能源系统中电力价格、电力消耗量；清洁供暖能源系统电力来源于可再生能源和市电，约束条件包括系统的供能设备运行约束、负荷平衡约束，根据未来24h负荷预测结果，对上述模型进行求解，形成优化调度计划，实现清洁供暖能源系统经济运行；步骤二：对采暖负荷的预测室内温度的状态方程为：式中：——输入热量；——t时刻的室内温度；——t时刻的室外温度；R——楼宇的热阻；Cair——空气比热容；通过输入热量，满足采暖负荷需求，维持室内温度恒定，因此，采暖负荷即输入热量为：步骤三：清洁供暖系统设备模型1)电锅炉电锅炉电能消耗费用与机组的出力关系为：式中：Celectricboiler——电锅炉的耗电成本；Pelectriboiler——电锅炉的功率；ηelectricboiler——电锅炉的热效率；Pelectric——市电价；Δt——时间段长度；2)空气源热泵机组空气源热泵机组电能消耗费用与机组的出力关系为：式中：CACHP——空气源热泵机组的耗电成本；PACHP——空气源热泵机组的功率；ηACHP——空气源热泵机组的热效率；Pelectric——电价；Δt——时间段长度；3)地源热泵机组地源热泵机组电能消耗费用与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.清洁供暖能源系统优化调度方法，其特征在于：以清洁供暖能源系统运行成本最小为优化目标，根据系统运行约束条件，结合预测的负荷需求进行优化调度，确定清洁供暖能源系统中供暖计划指令；/n具体包括以下步骤：/n步骤一：优化调度层的优化调度为日前调度，取调度周期为15min，1天有96个调度周期，系统优化调度目标函数也就是成本函数为：/n

【技术特征摘要】
1.清洁供暖能源系统优化调度方法，其特征在于：以清洁供暖能源系统运行成本最小为优化目标，根据系统运行约束条件，结合预测的负荷需求进行优化调度，确定清洁供暖能源系统中供暖计划指令；
具体包括以下步骤：
步骤一：优化调度层的优化调度为日前调度，取调度周期为15min，1天有96个调度周期，系统优化调度目标函数也就是成本函数为：



其中：pt、Qt分别为t时刻清洁供暖能源系统中电力价格、电力消耗量；清洁供暖能源系统电力来源于可再生能源和市电，约束条件包括系统的供能设备运行约束、负荷平衡约束；根据未来24h负荷预测结果，对上述模型进行求解，形成优化调度计划，实现清洁供暖能源系统经济运行；
步骤二：对采暖负荷的预测
室内温度的状态方程为：



式中：——输入热量；

——t时刻的室内温度；

——t时刻的室外温度；
R——楼宇的热阻；
Cair——空气比热容；
通过输入热量，满足采暖负荷需求，维持室内温度恒定，因此，采暖负荷即输入热量为：



步骤三：清洁供暖系统设备模型
1)电锅炉
电锅炉电能消耗费用与机组的出力关系为：



式中：Celectricboiler——电锅炉的耗电成本；
Pelectriboiler——电锅炉的功率；
ηelectricboiler——电锅炉的热效率；
Pelectric——市电价；
Δt——时间段长度；
2)空气源热泵机组
空气源热泵机组电能消耗费用与机组的出力关系为：



式中：CACHP——空气源热泵机组的耗电成本；
PACHP——空气源热泵机组的功率；
ηACHP——空气源...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丹，祝振鹏，华柳，瞿超杰，周学贵，刘培欣，
申请(专利权)人：上海绿巨人爱爵能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31