基于先进火用的供能系统优化方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于先进火用的供能系统优化方法、装置、设备及介质，本发明专利技术所提供的优化方法，构建三种工况和先进火用分析模型，采用先进的火用分析方法，得到各个子系统的优化顺序；能够更深入地了解系统的性能，并对各子系统间的相互作用进行定量评估，从而确定系统和每个子系统的实际改进潜力。风光氢多源供能系统的优化潜力顺序依次为光热、光伏、质子交换膜燃料电池、风力发电和质子交换膜电解槽，与传统的火用分析结果以及所分析的子系统之间的相互关系完全不同。能够减少可避免的火用损失，以更准确地提高能源利用率。以更准确地提高能源利用率。以更准确地提高能源利用率。

【技术实现步骤摘要】
基于先进火用的供能系统优化方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术属于可再生能源发电与电热氢联供
，具体涉及一种基于先进火用的供能系统优化方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]随着环境问题的恶化，可再生能源发电技术迅速发展，如风力发电、光伏发电和太阳能光热发电，其装机容量逐渐增加。然而，由于气象条件的变化，可再生能源的输出功率会频繁波动，此外，运行期间可能会出现风力或光照限制。这些因素限制了可再生能源发电技术的发展。研究多种能源供应系统并促进其协调运行是进一步提高能源效率、突破传统能源系统结构和行业壁垒、缓解能源危机和环境污染的有效途径。
[0003]合理的容量配置是实现系统高效运行的必要条件。风光氢多源供能系统复杂，主要过程能量转换方向和机制不同，既包括光电光热过程，也包括常规热循环能量转换过程，该系统受气象条件和并网负荷需求的影响。现代智能电网和能源互联网技术的进步对许多指标提出了很高的要求，包括微电网和风光氢多源供能系统的经济性、节能和环境保护。因此，必须从多个角度优化风光氢多源供能系统的设计，包括能源效率、经济性和环境。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于先进火用的供能系统优化方法、装置、设备及介质，以先进火用分析法确定了火用损失的可避免部分，并发现了多能量互补耦合系统的子系统之间的相互作用，提升了系统的优化潜力。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术的第一方面，提供了一种基于先进火用的供能系统优化方法，包括如下步骤：
[0007]分别构建风光氢多源供能系统的实际运行工况、极限运行工况和理想运行工况；
[0008]获取预先构建的先进火用分析模型；
[0009]获取风光氢多源供能系统分别在实际运行工况、极限运行工况和理想运行工况下的运行数据；基于所述运行数据以及所述先进火用分析模型进行计算，得到风光氢多源供能系统中每个子系统的第一可避免火用损；
[0010]将每个子系统的所述第一可避免火用损由大到小进行排序，将排序顺序作为风光氢多源供能系统中各个子系统的优化顺序；
[0011]基于优化顺序，对多源供能系统的容量配置进行优化，得到风光氢多源供能系统的最优容量配置。
[0012]进一步的，所述风光氢多源供能系统的子系统为：太阳能热电厂CSP、光伏发电PV、质子交换膜燃料电池PEMFC、风力发电WP和质子交换膜电解槽PEME。
[0013]进一步的，获取预先构建的先进火用分析模型的步骤中，所述先进火用分析模型用于分别计算太阳能热电厂CSP、光伏发电PV、质子交换膜燃料电池PEMFC、风力发电WP和质
子交换膜电解槽PEME的第一可避免火用损。
[0014]进一步的，基于所述运行数据以及所述先进火用分析模型进行计算，得到风光氢多源供能系统中每个子系统的第一可避免火用损的步骤，具体包括：
[0015]对于风光氢多源供能系统中的一个子系统，作为目标子系统；
[0016]当风光氢多源供能系统中的全部子系统以实际工况运行时，根据目标子系统的运行数据和先进火用分析模型进行计算，得到目标子系统的第一火用损；
[0017]目标子系统以实际工况运行，风光氢多源供能系统中的其余全部子系统以理想工况运行时，根据目标子系统的运行数据，基于先进火用分析模型进行计算，得到目标子系统的内源火用损；
[0018]将第一火用损减去目标子系统的内源火用损，得到目标子系统的外源火用损；
[0019]获取目标子系统的入口火用，以及目标子系统在极限运行工况下的运行效率，基于目标子系统的入口火用和极限运行工况下的运行效率进行计算，得到目标子系统在极限运行工况下的出口火用，根据目标子系统的入口火用和极限运行工况下的出口火用进行计算，得到目标子系统的不可避免火用损；
[0020]当目标子系统在极限运行工况下运行，其余全部子系统在理想运行工况下运行时，基于运行数据和先进分析模型进行计算，得到目标子系统的不可避免内源火用损；
[0021]将目标子系统的不可避免火用损减去不可避免内源火用损，得到目标子系统的不可避免外源火用损；
[0022]将目标子系统的第一火用损减去不可避免火用损，得到目标子系统的第二可避免火用损；
[0023]将目标子系统的外源火用损减去不可避免外源火用损，得到目标子系统的可避免外源火用损；
[0024]将目标子系统的第二可避免火用损减去可避免外源火用损，得到目标子系统的可避免内源火用损；
[0025]当目标子系统以实际运行工况运行，其余全部子系统中的一子系统以实际运行工况运行，剩下的全部子系统以理想运行工况运行，计算得到目标子系统的第二火用损；将第二火用损减去目标子系统的内源火用损，得到其余全部子系统中的一子系统对目标子系统的外源火用损；
[0026]当目标子系统以极限运行工况运行，其余全部子系统中的一子系统以极限运行工况运行，剩下的全部子系统以理想运行工况运行，计算得到目标子系统的第三火用损；将第三火用损减去目标子系统的不可避免内源火用损，得到其余全部子系统中的一子系统对目标子系统的不可避免外源火用损；
[0027]将其余全部子系统中的一子系统对目标子系统的外源火用损减去其余全部子系统中的一子系统对目标子系统的不可避免外源火用损，得到其余全部子系统中的一子系统对目标子系统的可避免外源火用损；
[0028]将其余全部子系统分别对目标子系统的可避免外源火用损进行求和，得到第一结果；
[0029]将第一结果与目标子系统的可避免内源火用损相加，得到目标子系统的第一可避免火用损。
[0030]进一步的，基于优化顺序，对多源供能系统的容量配置进行优化的步骤，具体包括：
[0031]以风光氢多源供能系统在实际运行工况下的能量效率、火用效率、可避免火用损率和净现值最优为目标，以风光氢多源供能系统中各子系统的容量配置为决策变量，构建优化模型；
[0032]基于优化顺序，对优化模型进行求解，得到风光氢多源供能系统的最优容量配置。
[0033]进一步的，采用NSGA
‑
II算法对优化模型进行求解，得到一系列的Pareto解集，基于优化顺序，从一系列的Pareto解集中选择出最优折衷解。
[0034]进一步的，所述优化顺序为：太阳能热电厂CSP、光伏发电PV、质子交换膜燃料电池PEMFC、风力发电WP和质子交换膜电解槽PEME。
[0035]本专利技术第二方面，提供了一种基于先进火用的供能系统优化装置，包括如下：
[0036]工况构建模块，用于分别构建风光氢多源供能系统的实际运行工况、极限运行工况和理想运行工况；
[0037]第一获取模块，用于获取预先构建的先进火用分析模型；
[0038]第二获取模块，用于获取风光氢多源供能系统分别在实际运行工况、极限运行工况和理想运行工况下的运行数据；基于所述运行数据以及所述先进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于先进火用的供能系统优化方法，其特征在于，包括如下步骤：分别构建风光氢多源供能系统的实际运行工况、极限运行工况和理想运行工况；获取预先构建的先进火用分析模型；获取风光氢多源供能系统分别在实际运行工况、极限运行工况和理想运行工况下的运行数据；基于所述运行数据以及所述先进火用分析模型进行计算，得到风光氢多源供能系统中每个子系统的第一可避免火用损；将每个子系统的所述第一可避免火用损由大到小进行排序，将排序顺序作为风光氢多源供能系统中各个子系统的优化顺序；基于优化顺序，对多源供能系统的容量配置进行优化，得到风光氢多源供能系统的最优容量配置。2.根据权利要求1所述的基于先进火用的供能系统优化方法，其特征在于，所述风光氢多源供能系统的子系统为：太阳能热电厂CSP、光伏发电PV、质子交换膜燃料电池PEMFC、风力发电WP和质子交换膜电解槽PEME。3.根据权利要求2所述的基于先进火用的供能系统优化方法，其特征在于，获取预先构建的先进火用分析模型的步骤中，所述先进火用分析模型用于分别计算太阳能热电厂CSP、光伏发电PV、质子交换膜燃料电池PEMFC、风力发电WP和质子交换膜电解槽PEME的第一可避免火用损。4.根据权利要求1所述的基于先进火用的供能系统优化方法，其特征在于，基于所述运行数据以及所述先进火用分析模型进行计算，得到风光氢多源供能系统中每个子系统的第一可避免火用损的步骤，具体包括：对于风光氢多源供能系统中的一个子系统，作为目标子系统；当风光氢多源供能系统中的全部子系统以实际工况运行时，根据目标子系统的运行数据和先进火用分析模型进行计算，得到目标子系统的第一火用损；目标子系统以实际工况运行，风光氢多源供能系统中的其余全部子系统以理想工况运行时，根据目标子系统的运行数据，基于先进火用分析模型进行计算，得到目标子系统的内源火用损；将第一火用损减去目标子系统的内源火用损，得到目标子系统的外源火用损；获取目标子系统的入口火用，以及目标子系统在极限运行工况下的运行效率，基于目标子系统的入口火用和极限运行工况下的运行效率进行计算，得到目标子系统在极限运行工况下的出口火用，根据目标子系统的入口火用和极限运行工况下的出口火用进行计算，得到目标子系统的不可避免火用损；当目标子系统在极限运行工况下运行，其余全部子系统在理想运行工况下运行时，基于运行数据和先进分析模型进行计算，得到目标子系统的不可避免内源火用损；将目标子系统的不可避免火用损减去不可避免内源火用损，得到目标子系统的不可避免外源火用损；将目标子系统的第一火用损减去不可避免火用损，得到目标子系统的第二可避免火用损；将目标子系统的外源火用损减去不可避免外源火用损，得到目标子系统的可避免外源火用损；
将目标子系统的第二可避免火用损减去可避免外源火用损，得到目标子系统的可避免内源火用损；当目标子系统以实际运行工况运行，其余全部子系统中的一子系统以实际运行工况运行，剩下的全部子系统以理想运行工况运行，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘林桐，翟融融，胡扬笛，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：