一种考虑时变性的多能功率流综合能源规划方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑时变性的多能功率流综合能源规划方法，涉及综合能源系统规划技术领域，本发明专利技术关键点有两个，第一个关键点是考虑非线性化特征，在搭建模型时考虑了设备出力与运维成本之间的非线性关系，建立了风光出力与负荷的不确定参数模型，考虑基于

【技术实现步骤摘要】
一种考虑时变性的多能功率流综合能源规划方法


[0001]本专利技术涉及综合能源系统规划
，更具体地说涉及一种考虑时变性的多能功率流综合能源规划方法
。

技术介绍

[0002]综合能源系统是指一定区域内利用先进的物理信息技术和创新管理模式，整合区域内煤炭
、
石油
、
天然气
、
电能
、
热能等多种能源，实现多种异质能源子系统之间的协调规划
、
优化运行
、
协同管理
、
交互响应和互补互济
。
在满足系统内多元化用能需求的同时，要有效地提升能源利用效率，促进能源可持续发展的新型一体化的能源系统
。
特指在规划
、
建设和运行等过程中，通过对能源的产生
、
传输与分配（能源网络）
、
转换
、
存储
、
消费等环节进行有机协调与优化后，形成的能源产供销一体化系统
。
它主要由供能网络（如供电
、
供气
、
供冷
/
热等网络）
、
能源交换环节（如
CCHP
机组
、
发电机组
、
锅炉
、
空调
、
热泵等）
、
能源存储环节（储电
、
储气
、
储热
、
储冷等）
、
终端综合能源供用单元（如微网）和大量终端用户共同构成，如图2所示
。
[0003]随着“二氧化碳排放达峰”和“碳抵消”目标的实现，中国各行各业都面临着巨大的转型升级压力
。
综合能源系统（
IES
）作为能源互联网的重要物理载体，旨在通过信息通信和智能技术，将各类能源的生产
、
转换
、
储存和利用深度融合，从而实现可再生能源的显著消耗和综合利用效率的显著提高
。
综合能源系统的构建将加速能源技术创新，突破技术创新瓶颈
。
如何因地制宜，合理规划并利用多种能源构建综合能源系统成为一大技术难题
。
利用软件技术对多种能源进行规划，建设满足目标条件的合理高效时变性的综合能源系统是进一步提升能源利用的重要举措
。
[0004]现有技术中的综合能源规划方法存在以下缺陷：
1、
多能功率流模型建立时没有考虑时变性，会导致无法准确捕捉能源系统在不同时间尺度上的动态变化，从而无法满足不同时间段的能源需求，降低了能源系统的稳定性和适应性
。
[0005]2、
搭建规划设备时没有体现出设备与负荷之间的拓扑结构，会导致能源流动路径的不合理，使系统的能源传输与利用效率降低，增加运行成本
。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术公开了一种考虑时变性的多能功率流综合能源规划方法，本专利技术首先按照工程要求对冷热电气多能的设备以及负荷进行系统性建模，利用
python
语言搭建所需的模型；其次，在搭建模型时，考虑设备的母线接口，同时考虑了效率参数，以及设备运行过程中的设备参数的时变性，在规划设备时体现出设备与负荷之间的拓扑结构，实现多能耦合的功率流向；最后，开发综合用能成本最低的目标函数，同时考虑投资与运行成本以及碳排放，按照要求灵活的选择经济成本与碳排放之间的系数
。
该规划方法可以搭建多能耦合的园区拓扑结论，实现冷热电气多能互补规划，综合考
虑经济与环境因素，从而为企业制定综合能源规划的配置方案提供参考
。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案：一种考虑时变性的多能功率流综合能源规划方法，包括以下步骤：一
、
数据采集
S1、
采集综合能源规划场地的典型风光资源数据和典型负荷数据；上述步骤中，采集典型风光资源数据和典型负荷数据的目的是：进行综合能源系统规划和优化，确保所构建的系统在不同时间尺度上能够满足能源需求，实现高效的能源利用和供应
。
[0008]采集的方法为：通过气象测量站
、
气象卫星数据等手段采集规划场地的风
、
光资源数据，通过能源监测设备
、
历史用能数据
、
用户调研等手段采集规划场地的能源负荷数据
。
[0009]典型风光资源数据包括：不同时间段内的风速
、
风向等数据，用于分析风能的可利用程度；不同时间段内的太阳辐射强度
、
日照时数等数据，用于分析光能的可利用程度
。
[0010]典型负荷数据包括：不同时间段内的制冷
、
制热
、
电力
、
燃气需求数据，用于综合能源系统的规划管理
。
[0011]二
、
模型建模
S2、
利用采集的数据，建立冷热电气多能的设备以及负荷的综合能源规划模型；其中，在建立所述综合能源规划模型时，基于设备运行过程中的设备参数的时变性
、
设备与负荷之间的拓扑结构建立所述综合能源规划模型；本专利技术中，“冷热电气多能的设备以及负荷”具体是指：制冷设备
、
制热设备
、
电力设备
、
燃气设备等多种用于能源生产传输的设备，以及表征不同时段各种能源需求的电负荷
、
气负荷
、
热负荷
、
冷负荷等各种用能负载
。
[0012]本专利技术中，“时变性”具体是指：设备参数随时间变化的特性，包括设备效率随负荷变化的情况
、
设备启停过程中的效率变化以及设备在不同工况下的能耗和输出变化等
。
[0013]优选的，所述
S2
步骤中，利用
python
语言搭建所述综合能源规划模型
。
[0014]上述方法中，按照工程要求对冷热电气多能的设备以及负荷进行时变性模型建模，利用
python
语言搭建所需的模型
。
[0015]优选的，所述
S2
步骤中，所述综合能源规划模型为基于风光出力与负荷的不确定参数模型，其考虑设备的时变性基于
IGBT
配置设备
。
[0016]上述方法中，建立风光出力与负荷的不确定参数模型，考虑设备的时变性基于
IGBT
配置设备的模型
。
其中，风光出力是指风电和光伏的机组发电功率；负荷是指能源系统的总需求功率；风光出力与负荷的不确定参数是指天气等因素导致的风光出力和负荷的波动；设备是指各种能源设备，如发电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑时变性的多能功率流综合能源规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
采集综合能源规划场地的典型风光资源数据和典型负荷数据；
S2、
利用采集的数据，建立冷热电气多能的设备以及负荷的综合能源规划模型；其中，在建立所述综合能源规划模型时，基于设备运行过程中的设备参数的时变性
、
设备与负荷之间的拓扑结构建立所述综合能源规划模型；
S3、
利用综合能源规划模型建立全寿命周期内总成本最低的目标函数，在建立目标函数时基于投资与运行成本以及碳排放，按照要求灵活的选择经济成本与碳排放成本之间的系数；
S4、
将综合能源规划模型和目标函数输入求解器中，对非线性优化问题进行求解，得到全局最优的决策变量和能源分配方案，以及对应的全寿命周期内总成本
。2.
如权利要求1所述的综合能源规划方法，其特征在于，所述
S2
步骤中，所述综合能源规划模型为基于风光出力与负荷的不确定参数模型，其考虑设备的时变性基于
IGBT
配置设备
。3.
如权利要求1所述的综合能源规划方法，其特征在于，所述
S2
步骤中，所述综合能源规划模型为基于设备出力与运维成本之间的非线性关系建立的模型
。4.
如权利要求1所述的综合能源规划方法，其特征在于，所述
S2
步骤在建立综合能源规划模型时，考虑设备的母线接口，在规划设备时体现设备与负荷之间的拓扑结构，实现多能耦合的功率流向
。5.
如权利要求1所述的综合能源规划方法，其特征在于，所述
S2
步骤建立的综合能源规划模型中包括了设备模型的接口参数
、
电力线路模型和传热管道模型
。6.
如权利要求1所述的综合能源规划方法，其特征在于，所述
S2
步骤在建立综合能源规划模型时，利用
python
开源语言搭建空白图纸，添加不同设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：任盼秋，黄曦，王桂虹，谢强，张鹏，王应明，刘相龙，骆彦辰，李茂德，李淑一，
申请(专利权)人：东方电气集团东方电机有限公司，
类型：发明
国别省市：