一种城市区域综合能源系统优化方法及终端设备技术方案

本发明专利技术提供了一种城市区域综合能源系统优化方法及终端设备，属于综合能源技术领域，包括：城市综合能源流动能效模型建立

【技术实现步骤摘要】
一种城市区域综合能源系统优化方法及终端设备


[0001]本专利技术属于综合能源
，具体而言，涉及一种城市区域综合能源系统优化方法及终端设备
。

技术介绍

[0002]为了满足用户的多种能源需求
、
促进分布式可再生能源消纳，传统的配电网由原始的单能源的供应方式逐渐转变为综合能源的供应方式，因此综合能源系统的构建成为促进可再生能源消纳
、
实现多种形式能源协调运行
、
提高用电调度效率以及增强能源梯级利用的重要途径
。
城市区域综合能源系统是指包含多种发电设备和多种需求的用户的一体化系统，因其可以对本系统内的各种能源设备进行协调规划和协同管理，满足用户的多元化需求，并提高能源利用效率，故逐渐代替传统系统成为目前的主流系统，但目前的综合能源系统依然存在以下不足：
[0003]现有的综合能源系统无法很好的平衡碳排放量和用户体验之间的关系，一般以系统使用效果为升级维护的主要依据，忽略了系统碳排放量对环境的影响，无法在保证用户体验的同时降低碳排放量，不利于自然环境保护，且用电调度存在缺陷，无法根据城市区域用户的用电进行负荷预测，导致用电调度不合理，电能在调度过程中损耗较大，造成不必要的能源损耗
。

技术实现思路

[0004]因此，急需对此缺点进行改进，本专利技术则是针对现有的系统及不足予以研究改良，提供有一种城市区域综合能源系统优化方法及终端设备
。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]本专利技术提供一种城市区域综合能源系统优化方法，其中，包括以下具体步骤：
S1、
采用城市区域综合能源系统的供能数据和用能数据，构建城市综合能源流动能效模型，同时确定所述能效模型的约束条件以及决策变量，所述能效模型包括能源生产数字模型和用电调度数字模型；
[0007]S2、
基于所述能源生产数字模型，建立能源生产环节的低碳优化模型，并对所述低碳优化模型进行最优计算，根据最优计算结果对所述城市区域综合能源系统进行优化；
[0008]S3、
基于所述用电调度数字模型，建立用电调度环节的用电优化模型，并对所述用电优化模型进行最优计算，根据最优计算结果对所述城市区域综合能源系统进行优化；
[0009]S4、
运行测试优化后的所述城市区域综合能源系统，获得测试数据，并根据所述测试数据不断调整对所述城市区域综合能源系统的优化部分，以平衡低碳优化和用电优化的关系，得出最优的优化结果
。
[0010]在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种城市区域综合能源系统优化方法还可以做如下改进
:
[0011]其中，所述步骤
S2
中低碳优化模型包括目标函数
Min
lc
、
约束条件
st1以及决策变量
dv1，且所述目标函数
Min
lc
的建立以碳排放量最小化为优化目标
。
[0012]其中，所述步骤
S2
中低碳优化模型最优计算的步骤如下：基于所述约束条件
st1对所述目标函数
Min
lc
进行求解，得到所述决策变量
dv1的最优解，再基于所述决策变量
dv1的最优解对所述城市区域综合能源系统进行优化
。
[0013]其中，所述步骤
S2
中目标函数
Min
lc
具体表示为：
[0014][0015]其中，
M
为城市区域综合能源系统的供能数据的序号，
m
为第
m
个供能数据，
e
为火力发电的碳排放率，为供能数据
m
所对应的生产设备的固定功率，为供能数据
m
所对应的生产设备的消耗功率，
f
lc
为城市区域综合能源系统的供能碳排放量，
f
lcn
表示计算得到的第
n
个供能碳排放量，其中
n
表示共有
n
种给所述生产设备供能的方案，
Min
lc
为城市区域综合能源系统的供能碳排放量最小值
。
[0016]其中，所述步骤
S2
中的约束条件
st1包括：城市区域功率平衡约束
、
工作状态约束
、
换能关系约束和供需平衡约束
。
[0017]其中，所述步骤
S3
中用电优化模型包括目标函数
Min
E
、
约束条件
st2以及决策变量
dv2，且目标函数
Min
E
的建立是以用电调度损耗量最小化为优化目标
。
[0018]其中，所述步骤
S3
中用电优化模型最优计算的步骤如下：基于所述约束条件
st2对所述目标函数
Min
E
进行求解，得到所述决策变量
dv2的最优解，再基于所述决策变量
dv2的最优解对所述城市区域综合能源系统进行优化
。
[0019]其中，所述步骤
S3
中目标函数
Min
E
具体表示为：
[0020][0021]其中，
K
为城市区域综合能源系统的用能数据的序号，
k
表示第
k
个用能数据，
e
为火力发电的碳排放率，为用能数据
k
所对应的生产模型的固定功率，为用能数据
k
所对应的生产模型的消耗功率，
f
E
为城市区域综合能源系统的用能碳排放量，
f
En
表示第
n
个用能碳排放量，其中
n
表示共有
n
种给所述生产设备供能的方案，
Min
E
为城市区域综合能源系统的用能碳排放量最小值
。
[0022]其中，所述步骤
S1
中所述能效模型的建立，具体步骤包括：
[0023]第一步，收集能源生产数据和用能数据：
[0024]所述生产数据包括各类电厂日生产电量
E
i
,
燃料消耗
F
i
,
运行成本
C
i
,
其中
i
表示电厂类型
:
[0025]i∈{
火电
,
水电
,
风电
,
光伏等
}
；
[0026]所述用能数据包括区域用电负荷
L(t),
供热负荷
H(t),<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种城市区域综合能源系统优化方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1、
采用城市区域综合能源系统的供能数据和用能数据，构建城市综合能源流动能效模型，同时确定所述能效模型的约束条件以及决策变量，所述能效模型包括能源生产数字模型和用电调度数字模型；
S2、
基于所述能源生产数字模型，建立能源生产环节的低碳优化模型，并对所述低碳优化模型进行最优计算，根据最优计算结果对所述城市区域综合能源系统进行优化；
S3、
基于所述用电调度数字模型，建立用电调度环节的用电优化模型，并对所述用电优化模型进行最优计算，根据最优计算结果对所述城市区域综合能源系统进行优化；
S4、
运行测试优化后的所述城市区域综合能源系统，获得测试数据，并根据所述测试数据不断调整对所述城市区域综合能源系统的优化部分，以平衡低碳优化和用电优化的关系，得出最优的优化结果
。2.
根据权利要求1所述的一种城市区域综合能源系统优化方法，其特征在于，所述步骤
S2
中低碳优化模型包括目标函数
Min
lc
、
约束条件
st1以及决策变量
dv1，且所述目标函数
Min
lc
的建立以碳排放量最小化为优化目标
。3.
根据权利要求2所述的一种城市区域综合能源系统优化方法，其特征在于，所述步骤
S2
中低碳优化模型最优计算的步骤如下：基于所述约束条件
st1对所述目标函数
Min
lc
进行求解，得到所述决策变量
dv1的最优解，再基于所述决策变量
dv1的最优解对所述城市区域综合能源系统进行优化
。4.
根据权利要求3所述的一种城市区域综合能源系统优化方法，其特征在于，所述步骤
S2
中目标函数
Min
lc
具体表示为：其中，
M
为城市区域综合能源系统的供能数据的序号，
m
为第
m
个供能数据，
e
为火力发电的碳排放率，为供能数据
m
所对应的生产设备的固定功率，为供能数据
m
所对应的生产设备的消耗功率，
f
lc
为城市区域综合能源系统的供能碳排放量，
f
lcn
表示第
n
个供能碳排放量，其中
n
表示共有
n
种给所述生产设备供能的方案，
Min
lc
为城市区域综合能源系统的供能碳排放量最小值
。5.
根据权利要求4所述的一种城市区域综合能源系统优化方法，其特征在于，所述步骤
S2
中的约束条件
st1包括：城市区域功率平衡约束
、
工作状态约束
、
换能关系约束和供需平衡约束
。6.
根据权利要求1所述的一种城市区域综合能源系统优化方法，其特征在于，所述步骤
S3
中用电优化模型包括目标函数
Min
E
、
约束条件
st2以及决策变量
dv2，且目标函数
Min
E
的建立是以用电调度损耗量最小化为优化目标
。7.
根据权利要求6所述的一种城市区域综合能源系统优化方法，其特征在于，所述步骤
S3
中用电优化模型最优计算的步骤如下：基于所述约束条件
st2对所述目标函数
Min
E
进行求解，得到所述决策变量
dv2的最优解，再基于所述决策变量
dv2的最优解对所述城市区域综合能源系统进行优化
。
8.
根据权利要求7所述的一种城市区域综合能源系统优化方法，其特征在于，所述步骤
S3
中目标函数
Min
E
具体表示为：其中，
K
为城市区域综合能源系统的用能数据的序号，
k
表示第
k
个用能数据，
e
为火力发电的碳排放率，为用能数据
k
所对应的生产设备的固定功率，为用能数据
k
所对应的生产设备的消耗功率，
f
E
为城市区域综合能源系统的用能碳排放量，
f
En
表示第
n
个用能碳排放量，其中
n
表示共有
n
种给所述生产设备供能的方案，
Min
E
为城市区域综合能源系统的用能碳排放量最小值
。9.
根据权利要求1所述的一种城市区域综合能源系统优化方法，其特征在于，所述步骤
S1
中所述能效模型的建立，具体步骤包括：第一步，收集能源生产数据和用能数据：所述生产数据包括各类电厂日生产电量
E
i
,
燃料消耗
F
i
,
运行成本
C
i
,
其中
i
表示电厂类型
:
所述用能数据包括区域用电负荷
L(t),
供热负荷
H(t),
交通部门能耗
T(t),
其中
t
表示时间；第二步，建立能源生产数字模型：...

【专利技术属性】
技术研发人员：马瑞，朱东歌，骆钊，夏绪卫，张爽，闫振华，刘佳，沙江波，康文妮，王峰，高博，张庆平，李晓龙，田肖，黎博文，刘德文，李钊，王钢，喻品钦，代昕睿，雷元庆，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：