[发明专利]城市综合能源系统的状态感知方法

权利要求书

1.一种城市综合能源系统的状态感知方法，其特征在于，通过建立状态感知评价指标模型采用层析分析法与模糊综合评价法相结合的方法，确定各级指标的权重比例与状态隶属函数，确立综合评价的结果，即四层指标；

最高层指标为城市综合系统总评价指标，其包含第二层指标，分别为供能可靠性，用能安全性和能源利用效率；

第二层层指标内包含第三层的指标，其中供电可靠性指标包括系统平均停电时间，平均供电可靠率，系统平均停电频率，系统平均短时停电频率，平均系统等效停电时间和平均系统等效停电频率；供热可靠性指标包括供热保证率，供热不保证时间，无事故工作概率和事故率；用能安全性涵盖电能和热能，包括设备故障概率，漏电探测阈值，供电电压偏差，燃气运输管道管壁厚度，燃气泄漏伤害指数和燃气管道使用年限；能源利用效率

第四层指标包括：

1)系统平均停电时间，具体为：供电系统用户在统计期间内的平均停电小时数，即当不计外部影响时，则为当不计系统电源不足限电时，则为当不计短时停电时，则为

2)平均供电可靠率：在统计期间内，对用户有效供电时间小时数与统计期间小时数的比值，即当不计外部影响时，则为当不计系统电源不足限电时，则为当不计短时停电时，则为

3)系统平均停电频率：供电系统用户在统计期间内的平均停电次数，即当不计外部影响时，则为当不计系统电源不足限电时，则为当不计短时停电时，则为

4)系统平均短时停电频率：供电系统用户在统计期间内的平均短时停电次数，即

5)平均系统等效停电时间：在统计期间内，因系统对用户停电的影响折(等效)成全系统(全部用户)停电的等效小时数，即

6)平均系统等效停电频率：在统计期间内，因系统对用户停电的影响折(等效)成全系统(全部用户)停电的等效次数，即

7)供热保证率为供暖期某一热用户处于不发生故障状态的状态概率的平均值，可以理解为供暖期内能够保证热用户不出现故障的平均时间与供暖期总时间的比值其中：N_zh为供暖总小时数，h；为元件i故障时，r类型的热用户j对应的热用户室温不保证的室外温度延续时间h，其中：i＝0时为所有元件都完好的状态，此时对所有热用户来说，热用户室温不保证的室外温度延续时间相同，可将此部分单独提出；其中：为所有元件均完好时，供热系统在整个供暖期允许出现的室内温度达不到设计要求的室外温度延续时间，h，我国一般取5天，即120h；

8)供热不保证时间：为供热保证率的变换，是供暖期室内温度低于该热用户要求的某一室内温度的平均时间，即热用户不可靠的平均时间

9)无事故工作概率：为某一热用户在供暖期内不发生事故的概率，即该热用户在供暖期内室温不低于其室内最低允许温度的概率

10)事故率：代表某一热用户每年发生的平均事故数对其取倒数可以得到热用户发生一次事故的平均年数；

11)设备故障概率：

12)漏电探测阈值：使用无线漏电探测仪，在安装前根据具体探测环境调节好探测报警阈值：1对应30mA、2对应60mA、3对应90mA、4对应120mA；

13)供电电压偏差：实际电压偏高将造成设备过电压，威胁绝缘和降低使用寿命；实际电压偏低，将影响用户的正常工作，使用户设备和电器不能正常运行或停止运行，此时考虑其供电电压合格率：供电电压合格率＝[0.5A+0.5(B+C+D)/3]×100％，其中：A代表110kv母线，B代表35KV及以上，C代表10kV及以上，D代表380/220用户侧电压，而各点电压合格率为：

13)燃气运输管道管壁厚度：燃气运输管道厚度，可以考虑有效管壁厚度其中：t为管壁厚度，D为管道的平均直径，d为缺陷的深度，L为缺陷的长度；

14)燃气泄露伤害指数：泄漏燃气伤害指数，即人接收到的入射热辐射强度其中：Q为火球燃烧时热辐射通量W，T_c为传导系数，保守值取1，x为目标距离火球中心的水平距离m；

15)管道使用年限：管道使用年限；

16)能源设备利用效率其中：η_d为能源设备利用率，E_d为能源设备年发出能量总量，kJ；P为设备额定功率，kW；

17)系年平均能源综合利用率其中：W为年联供系统输出电量，kW·h；ta为年利用小时数；Q1为年有效余热供热总量，MJ；h表示供热，c表示制冷；Q2为年有效余热供冷总量，MJ；B为年联供系统燃料总耗量，m3；QL为燃料低位发热量，MJ/m3；Pt为烟气降至不同温度可利用的热量；t为不同季节利用小时数；P₁₀₀为降至100℃时可用的热量；C_Op为制冷系数，q_v为耗气量，m3/h；

18)分布式冷热电能源节能率：其中：ξ_CCHP为分布式冷热电能源系统节能率，E_r为分布式冷热电能源系统的报告期能耗，单位为千克标准煤(kgce)，E_a为分布式冷热电能源系统的校准能耗，单位为千克标准煤(kgce)；

19)电站综合效率：储能电站综合效率应为评价周期内，储能电站生产运行过程中上网电量与下网电量的比值，按下式计算：其中：η_EESS为储能电站综合效率，％；E_on为评价周期内储能电站的上网电量，单位为千瓦时(kW·h)；E_off为评价周期内储能电站的下网电量，单位为千瓦时(kW·h)；

20)电站变配电损耗率：变配电损耗率应为评价周期内，储能电站中为储能系统配套的输变电设备在运行过程中的电能损耗占下网电量的百分比，可按下式计算：R_i＝1-η_EESS-R_ES-R_S，其中：R_i为变配电损耗率，％；R_S为站用电率，％；η_EESS为储能电站综合效率，％；R_ES为电站储能损耗率，％；E_on为评价周期内储能电站的上网电量，单位为千瓦时(kW·h)；E_off为评价周期内储能电站的下网电量，单位为千瓦时(kW·h)；∑E_S为评价周期内储能电站总的站用电量，单位为千瓦时(kW·h)；∑E_C为评价周期内各储能单元的充电量总和，单位为千瓦时(kW·h)；∑E_D为评价周期内各储能单元的放电量总和，单位为千瓦时(kW·h)；

21)电站储能损耗率：储能损耗率应为储能电站在评价周期内，各储能单元充电、放电和能量储存过程总的电能损耗与下网电量的比值，按下式计算：其中：R_ES为站储能损耗率，％；∑E_C为评价周期内各储能单元的充电量总和，单位为千瓦时(kW·h)；∑E_D为评价周期内各储能单元的放电量总和，单位为千瓦时(kW·h)；E_off为评价周期内储能电站的下网电量，单位为千瓦时(kW·h)；

22)光伏电站能效比：其中：PR_T为在T时间段内电站的能效比，E_T为在T时间段内电站输入电网的电量，P_e为电站组件装机的标称容量，h_T为T时间段内方阵面上的峰值日照时数，其中：PR_T值是在一段时间段内的值，由于按一个发电年度计算，最能表征一个电站的情况，通常按一个年度为时间范围，E_T一定要是光伏电站真正输入电网的电量，是光伏电站关口计量值，不能是光伏电站本体发出的电量值，P_e是光伏电站实际安装的所有组件标称容量的求和值，而不能是名义容量，h_T是光伏电站阵列面上的峰值日照时数，峰值日照时数是指1m2的面积上接收到的总辐射量(kW·h/m2)与标准测试条件STC下对应的辐射强度1000W/m2的比值，单位是h；

23)风力电机场损率

24)配电网综合线损率

25)配电变压器综合损耗率

26)供电负载系数：供配电系统的耗电与设备耗电量的比值其中：P_power是供配电系统的耗电量，P是设备消耗的电量；

27)管网热损失率Q＝2×π×k×L(T₁-T₂)/[ln(r₂/r₁)]，其中：k＝管材料，传热系数，T1＝内部温度的管道，可以被假定为流体的温度相同，T2＝外面温度的管道，可以被假定为管外的空气温度相同，L＝长度的管道的流体将被运输，r1＝管内径，r2＝管道外半径，ln＝自然对数，π＝3.14159；

28)系统耗电输热比其中：Q为水泵在设计工况点的轴功率，kW；Q为建筑供热负荷，kW；η为电机和传动部分的效率，当直联取0.85；当采用联轴器则取0.83；

29)太阳能热水器典型日综合能效其中：c为水比热容，4.18kJ/kg.℃；ρ为水的密度，1000kg/m3；

30)管道运行压力损失：压力损失又称压力降、压损，是表示装置消耗能量大小的技术经济指标，以装置进出口处流体的全压差表示，实质上反映流体经过除尘装置(或其他装置)所消耗的机械能，与通风机所耗功率成正比：

a)设气体密度为ρ，速度为v，管路直径D，长度L，气体流动摩擦系数f，压力损失＝(f×L/D)×0.5×ρ×v²；

b)对于长管道，局部压力损失可忽略，管道中的总压力损失：P_w＝P_f＝0.5(λL/d)ρV₂或P_w＝ρgsLQ²，其中：:ρ为流体密度；g是重力加速度；s为管道比阻；L是管道长度；Q为管道流量，管道比阻与沿程阻力系数的关系：s＝8λ/(gπ²d⁵)。