[发明专利]基于能源枢纽的多能源系统协同规划建模方法

说明书

本发明公开了一种基于能源枢纽的多能源系统协同规划建模方法，步骤1，构建能量枢纽模型；步骤2，输出能源L预测；步骤3，建立能量设备模型；步骤4，建立能源枢纽评价模型：包括节能性评价指标、经济性评价指标、环保性评价指标和多目标综合评价指标；步骤5，确定原始输入能源P：采用步骤4建立的能源枢纽评价模型，对步骤3建立的能量设备模型分别进行评价，得出原始输入能源P。本发明基于能源枢纽模型，根据用户需求，选择节能性、经济性和环保性中的一种或多种评价指标，建立能源枢纽评价模型，视作为能量枢纽的耦合矩阵C。采用建立的能源枢纽评价模型，对建立的能量设备模型分别进行评价，得出最合理优化的原始输入能源P。

技术领域

本发明涉及一种综合能源利用领域，特别是一种基于能源枢纽的多能源系统协同规划建模方法。

背景技术

众多的研究表明，相对于单一能量来源的能源系统，多种能源的协同运行，不仅可以促进不同能源的优势互补，充分实现资源的优化配置，提高能源的综合利用效率，还可以丰富可再生能源的消纳途径，为能源结构的转型升级提供动力。针对综合能源系统，国内外的学者提出了许多系统化的建模方法，阐述多种能源形式协调运行的理念，探讨协同效益，为能源综合利用提供框架。

在这其中，瑞士提出的能量枢纽(energy-hub，EH)由于其抽象程度高、适用度广、结构简单，目前被广泛用于对综合能源系统的仿真研究中。能量枢纽将一个多能源系统抽象成为一个多输入多输出的多端口网络，多种能源在其内部进行转换、分配和存储。该模型采用耦合矩阵的方式表述多种能源间的转化、分配和存储等耦合关系，在综合能源系统规划和运行分析中有着广泛应用。

工业园区供热技术的基本理念是：基于各种先进技术、充分利用钢铁冶金、化工环保及其他各类工业生产中的余热/废热资源，优先利用太阳能、风能、地热能等多种可再生资源，建立能源的集中或分布式能源站，确保系统高效安全运行，获得较高的能源综合利用率。

能源枢纽优化设计中，首先要建立能源枢纽设备模型，包括燃气轮机、电热水锅炉、光热光伏一体化设备、吸收式热泵、吸收式制冷机、电制冷机、储热设备、储冷设备。每类设备需知道其运行约束以及单位安装价格、规划使用年限和单位容量运维费用，同时要设定能源枢纽的运行约束。优化目标有多种，可以是经济性、节能性、环保性或者多目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于能源枢纽的多能源系统协同规划建模方法，该基于能源枢纽的多能源系统协同规划建模方法基于能源枢纽模型，根据用户需求，建立能源枢纽评价模型，对建立的能量设备模型分别进行评价，得出最合理优化的原始输入能源P。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于能源枢纽的多能源系统协同规划建模方法，包括如下步骤。

步骤1，构建能量枢纽模型：能量枢纽用于将一个多能源系统中的电、热、气进行耦合，其数学表达式如下：

L＝CP＝μNP

式中，L表示转换输出能源，P表示原始输入能源，C表示能量枢纽的耦合矩阵，μ表示效率矩阵，N表示分配矩阵。

步骤2，输出能源L预测：统计用户侧所需要的热负荷、冷负荷及电负荷，汇总后得到输出能源L。

步骤3，建立能量设备模型：能量设备包括生产设备、转换设备和存储设备。根据用户侧需求、安装条件以及能获取得到的能源形式和负荷形式，统计能够获取的能量设备清单，并分别建立生产设备模型、转换设备模型和存储设备模型。

步骤4，建立能源枢纽评价模型：能源枢纽评价指标包括四种，分别为：节能性评价指标、经济性评价指标、环保性评价指标和多目标综合评价指标。根据用户需求，选择一种或多种评价指标，并对选择的评价指标，分别建立对应的能源枢纽评价模型。