基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法，该方法包括如下步骤：(1)确定能源供应半径，建立连续需求分布模型；(2)建立包括供给侧、需求侧、输配侧管网的邻域尺度区域分布式能源系统模型；(3)建立同时考虑供给侧和需求侧的区域建筑群能源互联互通的非线性优化模型，非线性优化模型以一次能源节约率为目标函数，以能量平衡与设备容量为约束；(4)求解非线性优化模型，得到最优建筑混合比、最优能源供应技术组合以及各类能源每小时的能源供应量。与现有技术相比，本发明专利技术从空间结构视角，考虑系统的节能性，有效实现能源供应策略和建筑混合比的协同优化，提升区域分布式能源系统的应用效果。

【技术实现步骤摘要】
基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法
本专利技术涉及一种区域能源系统优化方法，尤其是涉及一种基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法。
技术介绍
当前，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。作为经济发展的晴雨表，我国能源消费结构也正处于深度调整期。总体而言，工业用能增速放缓甚至总量趋减，而建筑能耗则随着生活水平的提高和居住要求的提升呈现总量与比重双增长的态势。上述发展态势也已通过发达国家城市化、工业化和现代化的历史演变得到了印证。为此，在今后相当长时间内，建筑节能将成为我国节能减排工作的主战场。基于现有单体楼宇型分布式供能项目的年利用小时数少、供需两侧冷热电负荷的动态失衡、需求侧多元负荷实时动态变化、热电比呈较强的波动性等现状，以及供给侧受技术限制，热、电出力比相对稳定，难以适应需求侧的动态变化。为破解上述困境，一方面，考虑从源头着手，通过规划期的需求侧管理，将终端负荷平准化、稳态化，以适应供给侧能源输出规律。然而，对需求侧而言，各单体建筑受制于其自身功能限制，用能需求呈明显的业态特性，跨时间调控能力较为有限。要想在尽量维持自身用能特性的同时，降低终端负荷的波动性，一个有效的方法是突破单体建筑局限，通过区域内多栋建筑的集群化管理，发挥不同业态建筑用能行为的互补性，实现负荷在面域层面的平准化。另一方面，以区域分布式能源系统为研究对象，从空间结构视角，考虑系统的节能性，建立区域分布式能源系统的优化模型，实现能源供应策略和建筑混合比的协同优化。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法，该方法用于优化区域内N种建筑的建筑混合比以及能源供应策略，该方法包括如下步骤：(1)确定能源供应半径，建立连续需求分布模型；(2)建立包括供给侧、需求侧、输配侧管网的邻域尺度区域分布式能源系统模型；(3)建立同时考虑供给侧和需求侧的区域建筑群能源互联互通的非线性优化模型，非线性优化模型以一次能源节约率为目标函数，以能量平衡与设备容量为约束；(4)求解非线性优化模型，得到最优建筑混合比、最优能源供应技术组合以及各类能源每小时的能源供应量。步骤(1)中连续需求分布模型为：能源供应以能源中心为圆心形成圆形建筑群区域，且能源站的供给范围设置在以供应半径为界限的圆周范围内，N种不同功能特性的建筑以一定的建筑混合比连续分布在圆环上步骤(3)中的目标函数为：其中，ηPESR为邻域尺度区域分布式能源系统的一次能源节约率，Econ、Eneds分别是传统分供系统和邻域尺度区域分布式能源系统的一次能源消耗量。传统分供系统的一次能源消耗量Econ通过如下方式获得：其中，m、h分别表示月份和时刻，Elcm,h、Clm,h、Hm,h、Ewm,h分别对应为m月份在典型日的h时刻所有建筑的电、冷、热、热水负荷，ηg为公用电网效率，ηe为电力传输效率，ηb为锅炉效率，ηc为压缩式制冷机效率，daysm为m月份的天数。邻域尺度区域分布式能源系统的一次能源消耗量Eneds通过如下方式获得：其中，m、h分别表示月份和时刻，Hbm,h为m月份在典型日的h时刻，Hbsm,h为m月份在典型日的h时刻所有建筑中的燃气锅炉产生的热量，Echpm,h、Ebuym,h分别对应为m月份在典型日的h时刻冷热电三联供系统发的电和购买的电，ηb为燃气锅炉效率，ηg为公用电网效率，ηe为电力传输效率，ηchpe冷热电三联供系统发电效率，daysm为m月份的天数。步骤(3)中的能量平衡约束为：Echpm,h+Ebuym,h＝Elcdm,h+Eecm,hHacdm,h·ηac+Eecm,h·ηec＝Cldm,hHchpm,h+Hboim,h＝Shdm,h+Hacdm,hHbsm,h＝Hwdm,ha·k(1)+b·k(2)+···n·k(n)＝1其中，m、h分别表示月份和时刻，Echpm,h、Ebuym,h分别对应为m月份在典型日的h时刻冷热电三联供系统发的电和购买的电，Elcdm,h为m月份在典型日的h时刻邻域尺度区域分布式能源系统电需求量，Eecm,h为m月份在典型日的h时刻电制冷机发电量，Hacdm,h为m月份在典型日的h时刻吸收式制冷机需要的热量，Cldm,h为m月份在典型日的h时刻邻域尺度区域分布式能源系统的冷需求量，Hchpm,h、Hboim,h分别对应为m月份在典型日的h时刻冷热电三联供系统产生的热量和锅炉提供的热量，Shdm,h为m月份在典型日的h时刻系统需要的热量，Hacm,h为m月份在典型日的h时刻吸收式制冷机需要的热，Hbsm,h为m月份在典型日的h时刻所有建筑中的燃气锅炉产生的热水，Hwdm,h为m月份在典型日的h时刻热水需求量，a，b，...，n为不同种类建筑的建筑混合比，k(i)表示第i种建筑是否参与邻域尺度区域分布式能源系统，若是则k(i)取1，否则取0，ηac、ηec分别表示吸收式制冷机效率和电制冷机效率。步骤(3)中的设备容量约束为：Hchpm,h＝Echpm,h·HEREchpm,h＜＝CapchpHbiom,h＜＝CapboiCldm,h＜＝Hacm,h·ηacHacm,h·ηac＜＝Capac其中，m、h分别表示月份和时刻，Hchpm,h、Hboim,h分别对应为m月份在典型日的h时刻冷热电三联供系统产生的热量和锅炉提供的热量，Echpm,h为m月份在典型日的h时刻冷热电三联供系统发的电，HER为热电比，Cldm,h为m月份在典型日的h时刻邻域尺度区域分布式能源系统所需冷量，Hacm,h为m月份在典型日的h时刻吸收式制冷机所需热量，Capchp、Capboi、Capac分别表示冷热电三联供系统的额定容量、锅炉的额定容量、吸收式制冷机的额定容量，ηac为吸收式制冷机效率。该方法还包括改变能源供应半径，并重复执行步骤(1)～(4)得到不同能源供应半径下的最优建筑混合比、最优能源供应技术组合以及各类能源每小时的能源供应量。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术提供的基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法，以区域分布式能源系统为研究对象，从空间结构视角，考虑系统节能性建立区域分布式能源系统的优化模型，实现能源供应策略和建筑混合比的协同优化，提升区域综合能源系统的应用效果。(2)本专利技术突破了单体建筑局限，通过功能混合型建筑群组成的区域内多栋建筑的集群化管理，发挥不同业态建筑用能行为的互补性，实现负荷在面域层面的平准化。考虑从源头着手，通过规划期的需求侧管理，将终端负荷平准化、稳态化，以适应供给侧能源输出规律。在尽量维持自身用能特性的同时，降低终端负荷的波动性。附图说明图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法，其特征在于，该方法用于优化区域内N种建筑的建筑混合比以及能源供应策略，该方法包括如下步骤：/n(1)确定能源供应半径，建立连续需求分布模型；/n(2)建立包括供给侧、需求侧、输配侧管网的邻域尺度区域分布式能源系统模型；/n(3)建立同时考虑供给侧和需求侧的区域建筑群能源互联互通的非线性优化模型，非线性优化模型以一次能源节约率为目标函数，以能量平衡与设备容量为约束；/n(4)求解非线性优化模型，得到最优建筑混合比、最优能源供应技术组合以及各类能源每小时的能源供应量。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法，其特征在于，该方法用于优化区域内N种建筑的建筑混合比以及能源供应策略，该方法包括如下步骤：
(1)确定能源供应半径，建立连续需求分布模型；
(2)建立包括供给侧、需求侧、输配侧管网的邻域尺度区域分布式能源系统模型；
(3)建立同时考虑供给侧和需求侧的区域建筑群能源互联互通的非线性优化模型，非线性优化模型以一次能源节约率为目标函数，以能量平衡与设备容量为约束；
(4)求解非线性优化模型，得到最优建筑混合比、最优能源供应技术组合以及各类能源每小时的能源供应量。


2.根据权利要求1所述的一种基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法，其特征在于，步骤(1)中连续需求分布模型为：能源供应以能源中心为圆心形成圆形建筑群区域，且能源站的供给范围设置在以供应半径为界限的圆周范围内，N种不同功能特性的建筑以一定的建筑混合比连续分布在圆环上。


3.根据权利要求1所述的一种基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法，其特征在于，步骤(3)中的目标函数为：



其中，ηPESR为邻域尺度区域分布式能源系统的一次能源节约率，Econ、Eneds分别是传统分供系统和邻域尺度区域分布式能源系统的一次能源消耗量。


4.根据权利要求3所述的一种基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法，其特征在于，传统分供系统的一次能源消耗量Econ通过如下方式获得：



其中，m、h分别表示月份和时刻，Elcm,h、Clm,h、Hm,h、Ewm,h分别对应为m月份在典型日的h时刻所有建筑的电、冷、热、热水负荷，ηg为公用电网效率，ηe为电力传输效率，ηb为锅炉效率，ηc为压缩式制冷机效率，daysm为m月份的天数。


5.根据权利要求3所述的一种基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法，其特征在于，邻域尺度区域分布式能源系统的一次能源消耗量Eneds通过如下方式获得：



其中，m、h分别表示月份和时刻，Hbm,h为m月份在典型日的h时刻补燃锅炉产生的热量，Hbsm,h为m月份在典型日的h时刻所有建筑中的燃气锅炉产生的热量，Echpm,h、Ebuym,h分别对应为m月份在典型日的h时刻冷热电三联供系统发的电和购买的电，ηb为燃气锅炉效率，ηg为公用电网效率，ηe为电力传输效率，ηchpe冷热电三联供系统发电效率，daysm为m月份的天数。


6.根据权利要求1所述的一种基于需求分布连续条件下的区域分布式能源系统优化方法，其特征在于，步骤(3)中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马欢，张鹏飞，王琛，沈克利，王娜，任洪波，徐佩佩，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海;31