一种基于热电匹配特性的楼宇级分布式能源系统的优化方法技术方案

本发明专利技术提供的基于热电匹配特性的楼宇级分布式能源系统的优化方法包括(1)获取供能站的配置以及运行数据；(2)定义热匹配特性和电匹配特性；(3)计算热匹配特性和电匹配特性的评价指标；(4)计算供能站的经济指标；(5)给出供能站综合评价及改造方案。本发明专利技术提供的一种基于热电匹配特性的楼宇级分布式能源系统的优化方法通过引入热电匹配特性评价指标，可以直观地体现所设计的供能站与所应用的建筑的能源匹配程度，从而为供能站的设计或升级改造提供指导性的建议，保证能量的有效充分利用。保证能量的有效充分利用。保证能量的有效充分利用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热电匹配特性的楼宇级分布式能源系统的优化方法


[0001]本专利技术涉及一种能源供给系统，特别涉及分布式能源的系统优化。

技术介绍

[0002]分布式能源系统涵盖多种性能特性各不相同的单一能源系统，如何统筹规划多种异质能源子系统，是分布式能源系统高效运行的关键所在。当前，分布式能源系统的设计主要是以能源指标、经济指标以及环境指标为依据，确定各种能源转换技术的最优组合和能源资源的最优分配。最常见的能源指标、经济指标以及环境指标分别为一次能源节约率、费用年值节约率以及二氧化碳减排率。专利号为CN110333660A，专利名称为一种冷热电联供系统多目标优化方法，综合考虑了经济性、环保性、能源利用率三方面的性能，建立了冷热电联供系统的优化调度模型。
[0003]这些指标虽然能客观地体现分布式能源系统相比于传统能源系统的优势，但现有的能源系统是否还存在进一步优化的可能性值得关注。如果想要进一步挖掘分布式能源系统的潜力，就必须从能源供给与能源需求的匹配程度的角度出发去考虑如何对现有的系统进行改造。因为当两者的匹配程度较低时，分布式能源系统可能会出现产能不足或者产能过剩的情况。其中，对于热能而言，多余的热能一般排放到环境，缺额的热能一般由燃气锅炉补充，这会导致能源的浪费或利用水平降低；对于电能而言，多余的电能一般售向市政电网，缺额的电能一般由市政电网补充，这势必会增加对电网的依赖并对电网的稳定运行产生冲击。然而，当前广泛使用的上述指标并不能直观地反映出所设计的系统与所应用的建筑的匹配程度。

技术实现思路
r/>[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供基于热电匹配特性的楼宇级分布式能源系统的优化方法，它综合热匹配特性和电匹配特性两个视角，通过定义和计算补电率、弃电量、补热率、弃热量四个指标来评价分布式能源站的设计和运行状况，同步考虑供能站的经济指标，最终明确提出分布式能源站优化方案。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供的基于热电匹配特性的楼宇级分布式能源系统的优化方法包括：
[0006](1)获取供能站的配置以及运行数据；
[0007](2)定义热匹配特性和电匹配特性；
[0008](3)计算热匹配特性和电匹配特性的评价指标；
[0009](4)计算供能站的经济指标；
[0010](5)给出供能站综合评价及改造方案。
[0011]进一步，所述分布式供能站的配置包括供电设备、供热设备和供冷设备，并且所述运行数据是所述供能设备的逐时工作状态。
[0012]进一步，所述热匹配特性由补热率和弃热量两部分组成。其中，所述补热率为燃气
锅炉补充的热量占热需求的比例，并且，所述弃热量为供能站直接排放到周围环境的热量。
[0013]进一步，所述计算热匹配特性包括所述补热率计算公式和所述弃热量计算公式，其中，所述补热率计算公式为：
[0014][0015]式中，η
h,sup
为补热率；Q
b,i
为第i个时刻热需求；Q
re,i
为第i个时刻可再生能源驱动的设备提供的热量；Q
nre,i
为第i个时刻非可再生能源驱动的设备提供的热量；T为计算周期。这里，可再生能源驱动的设备主要包括太阳能光热板、太阳能光伏/光热板等；非可再生能源驱动的设备主要包括以天然气为燃料的燃气轮机和燃气内燃机等；以及
[0016]所述弃热量计算公式为：
[0017][0018]式中，Q
was
为供能站直接排放到周围环境的总热量；Q
was,re,i
为第i个时刻可再生能源驱动的设备直接排放到周围环境的热量，这部分热量是由于自然资源的不可控性所导致的；Q
was,nre,i
为第i个时刻非可再生能源驱动的设备直接排放到周围环境的热量，这部分热量是由于设备的热电供给与热电需求不匹配所导致的；
[0019]进一步，所述电匹配特性由补电率和弃电量两部分组成。其中，所述补电率为市政电网补充的电量占电需求的比例，并且，所述弃电量为供能站直接输送到市政电网的电量。
[0020]进一步，所述计算电匹配特性包括所述补电率计算公式和所述弃电量计算公式，其中：所述补电率计算公式为：
[0021][0022]式中，η
e,sup
为补电率；E
b,i
为第i个时刻电需求；E
re,i
为第i个时刻可再生能源驱动的设备提供的电量；E
nre,i
为第i个时刻非可再生能源驱动的设备提供的电量。这里，可再生能源驱动的设备主要包括太阳能光伏板、太阳能光伏/光热板、风力发电机等；非可再生能源驱动的设备主要包括以天然气为燃料的燃气轮机和燃气内燃机等；以及
[0023]所述弃电量计算公式为：
[0024][0025]式中，E
was
为供能站直接输送到市政电网的总电量；E
was,re,i
为第i个时刻可再生能源驱动的设备直接输送到市政电网的电量，这部分电量是由于自然资源的不可控性所导致的；E
was,nre,i
为第i个时刻非可再生能源驱动的设备直接输送到市政电网的电量，这部分电量是由于设备的热电供给与热电需求不匹配所导致的。
[0026]进一步，所述计算供能站的经济指标的计算公式如下所示：
[0027]C
total
＝C
inv
+C
mai
+C
e
+C
gas
‑
S
e
[0028]式中，C
total
为供能站的年总成本；C
inv
为新引进设备的年投资成本；C
mai
为新引进设备的年维护费用；C
e
为年购电费用；C
gas
为年购天然气费用；S
e
为年售电收益。因为这里主要是讨论改造后的供能站的年总成本相比于改造前的供能站的年总成本的变化，故供能站现
有设备的投资费用和维护费用未被计算在内。
[0029]进一步，所述给出供能站综合评价及改造方案包括：
[0030]得到下述表1所述四个评价指标的计算结果：
[0031]表1：供能站综合评价及初步改造建议
[0032][0033][0034]根据上述情形，分析能源站存在的问题，并给出改造方案：增加或改造某种能源设备，具体如下：
[0035]情形1：供能站的供热/电量等于热/电需求。此时，供能站能够很好地与所应用的建筑相匹配，供能站无须改造；
[0036]情形2：供能站的供热量小于热需求。此时，供能站需要增加供热设备来增加热能的供应量。具体的改造方案，如：(1)引入光热+蓄热水箱：光热是一种清洁供热设备，其驱动能源具有分布广泛、储量丰富的特点；同时，考虑到太阳能具有波动较大、随机性强的特点，
通常将其与蓄热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热电匹配特性的楼宇级分布式能源系统的优化方法，其特征在于，包括：(1)获取供能站的配置以及运行数据；(2)定义热匹配特性和电匹配特性；(3)计算热匹配特性和电匹配特性的评价指标；(4)计算供能站的经济指标；(5)给出供能站综合评价及改造方案。2.如权利要求1所述的一种基于热电匹配特性的楼宇级分布式能源系统的优化方法，其特征在于，所述分布式供能站的配置包括供电设备、供热设备和供冷设备，并且所述运行数据是所述供能设备的逐时工作状态。3.如权利要求1所述的一种基于热电匹配特性的楼宇级分布式能源系统的优化方法，其特征在于，所述热匹配特性由补热率和弃热量两部分组成。其中，所述补热率为燃气锅炉补充的热量占热需求的比例，并且，所述弃热量为供能站直接排放到周围环境的热量。4.如权利要求1所述的一种基于热电匹配特性的楼宇级分布式能源系统的优化方法，其特征在于，所述计算热匹配特性包括所述补热率计算公式和所述弃热量计算公式，其中，所述补热率计算公式为：式中，η
h，sup
为补热率；Q
b，i
为第i个时刻热需求；Q
re，i
为第i个时刻可再生能源驱动的设备提供的热量；Q
nre，i
为第i个时刻非可再生能源驱动的设备提供的热量；T为计算周期。这里，可再生能源驱动的设备主要包括太阳能光热板、太阳能光伏/光热板等；非可再生能源驱动的设备主要包括以天然气为燃料的燃气轮机和燃气内燃机等；以及所述弃热量计算公式为：式中，Q
was
为供能站直接排放到周围环境的总热量；Q
was，re，i
为第i个时刻可再生能源驱动的设备直接排放到周围环境的热量，这部分热量是由于自然资源的不可控性所导致的；Q
was，nre，i
为第i个时刻非可再生能源驱动的设备直接排放到周围环境的热量，这部分热量是由于设备的热电供给与热电需求不匹配所导致的。5.如权利要求1所述的一种基于热电匹配特性的楼宇级分布式能源系统的优化方法，其特征在于，所述电匹配特性由补电率和弃电量两部分组成。其中，所述补电率为市政电网补充的电量占电需求的比例，并且，所述弃电量为供能站直接输送到市政电网的电量。6.如权利要求1所述的一种基于热电匹配特性的楼宇级分布式能源系统的优化方法，其特征在于，所述计算电匹配特性包括所述补电率计算公式和所述弃电量计算公式，其中，所述补电率计算公式为：式中，η
e，sup
为补电率；E
b，i
为第i个时刻电需求；E
re，i
为第i个时刻可再生能源驱动的设备提供的电量；E
nre，i
为第i个时刻非可再生能源驱动的设备提供的电量。这里，可再生能源
驱动的设备主要包括太阳能光伏板、太阳能光伏/光热板、风力发电机等；非可再生能源驱动的设备主要包括以天然气为燃料的燃气轮机和燃气内燃机等；以及所述弃电量计算公式为：式中，E
was
为供能站直接输送到市政电网的总电量；E
was，re，i
为第i个时刻可再生能源驱动的设备直接输送到市政电网的电量，这部分电量是由于自然资源的不可控性所导致的；E
was，nre，i
为第i个时刻非可再生能源驱动的设备直接输送到市政电网的电量，这部分电量是由于设备的热电供给与热电需求不匹配所导致的。进一步，所述计算供能站的经济指标的计算公式如下所示：C
total
＝C
inv
+C
mai
+C
e
+C
gas
‑
S
e
式中，C
total
为供能站的年总成本；C
inv
为新引进设备的年投资成本；C
mai
为新引进设备的年维护费用；C
e
为年购电费用；C
gas
为年购天然气费用；S
e
为年售电收益。因为这里主要是讨论改造后的供能站的年总成本相比于改造前的供能站的年总成本的变...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晓真，吴周晶，邱亚鸣，
申请(专利权)人：上海明华电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：