[发明专利]一种区域能源规划设计阶段的能源站配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及区域能源规划设计领域，尤其是涉及一种区域能源规划设计阶段的能源站配置方法。

背景技术

我国是个能源消耗大国，在工业化和城市化飞速发展的进程中，能源问题愈来愈成为制约我国经济发展和社会进步的“瓶颈”。能源短缺，环境恶化是日趋严重的全球性问题。区域综合能源系统可增加可再生能源、低品位能源的利用，提高能源的利用效率，改善能源消费结构，是未来能源生产、输送、消费的主要形式，然而，在区域能源规划设计阶段由于缺乏详细的基础数据和理论研究，使得规划阶段的能源需求总量、可再生能源占比、能源结构比例、系统的综合能源利用效率以及可产生的经济效益等能源指标冗余粗糙，因此，需要在区域能源规划设计阶段解决以下问题：

(1)如何确定区域能源系统在经济低碳情景下的综合能源构成；

(2)如何确定各能源设备的配置容量。

发明内容

本发明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区域能源规划设计阶段的能源站配置方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种区域能源规划设计阶段的能源站配置方法，包括以下步骤：

1)对区域内建筑的冷热电负荷进行模拟计算，获得区域负荷特征；

2)根据区域内的地理、资源、气象特征及所述区域负荷特征获得初选能源技术；

3)获得各所述初选能源技术对应的技术设备基本参数及能源价格；

4)根据步骤3)建立区域能源站配置模型，该配置模型考虑能源的生产成本、运行维护费用、日间用能的价格变化、市场自由交易机制、蓄冷蓄热、碳排放税率以及设备效率随运行状态的变化；

5)应用分支切割算法求解所述区域能源站配置模型，获得能源技术种类及对应配置容量。

所述区域能源站配置模型的目标函数为：

minΣ(C_in+C_o+C_m+C_c)

其中，C_in为折算到全生命周期的等额年值初投资，C_o为年运行能源费用，C_n为维护费用，C_c为碳交易费用；

所述区域能源站配置模型的约束条件包括总量约束和设备约束。

所述等额年值初投资C_in为：

其中，j表示技术设备编号，PR_j为技术设备j的单位容量价格，RC_j为技术设备j的额定容量，i为折现率，n_j为技术设备j的使用寿命。

所述年运行能源费用C_o为：

C_o＝C_f+C_e

其中，C_f为燃气费用，C_e为电费。

所述维护费用C_m为：

其中，j表示技术设备编号，J为技术设备集合，α^j为技术设备j固定维护费用系数，Ca^j为技术设备j装机容量，β^j为技术设备j的变动维护费用系数，P_t^j为技术设备j的总逐时出力。

所述碳交易费用C_c为：

其中，ε为碳排税，t为时间，为逐时从大电网的购电量，为CHP机组的电力实时出力，η_e为CHP机组发电效率，q为天然气热值，为锅炉产热量，η_boiler为锅炉产热效率，Δt为设定时间间隔，ω^grid为大电网单位产能的碳排放系数，ω^gas为天然气单位产能的碳排放系数。

所述总量约束包括用电量平衡约束、冷量平衡约束和热量平衡约束；

所述用电量平衡约束定义为：

其中，为逐时从大电网的购电量，为CHP机组的电力实时出力，为耗电设备的逐时耗电量，为照明的逐时耗电量，为配电系统的逐时耗电量，冷水机组的逐时耗电量；

冷量平衡约束：

其中，为电制冷制冷量，为溴化锂制冷量，η_c为储冷效率，为蓄冷的功率，为免费供冷量，LC_t为逐时冷负荷；

热量平衡约束：