[发明专利]一种基于聚类分析的高效热电联产系统设计方法

权利要求书

1.一种基于聚类分析的高效热电联产系统设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、应用大数据采集用户的电热负荷需求数据，对数据进行清洗；

S2、应用K-means聚类方式对负荷数据进行聚类分析；

S3、根据聚类结果确认热电联产系统的发电技术及规模；

S4、制定新型热电联产系统的运行策略；

S5、计算能源指标和经济指标，选择最优的运行策略。

2.根据权利要求1所述的一种基于聚类分析的高效热电联产系统设计方法，其特征在于，步骤S1包括如下步骤：

S1.1、对用户能量需求数据进行均匀采样，至少包含三项信息:时间戳、平均电力需求和平均热功率需求，并计算电热负荷需求比；

S1.2、对采样数据进行清洗，清除异常数据，填补缺失数据，并进行归一化处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于聚类分析的高效热电联产系统设计方法，其特征在于，步骤S2包括如下步骤：

S2.1、创建2个数据集：数据集1为以每次采样的电力需求和电热负荷需求比为一个子变量，数据集2以每日的电力需求和电热负荷需求比曲线为一个子变量；

S2.2、对于2个数据集，分别选择最优聚类簇；

S2.3、基于最优聚类簇数，对2个数据集进行聚类。

4.根据权利要求1所述的一种基于聚类分析的高效热电联产系统设计方法，其特征在于，步骤S3包括如下步骤：

S3.1、对数据集1的聚类结果进行分析，根据电热负荷需求比和平均电力需求选择最合适的热电联产技术。

5.根据权利要求1所述的一种基于聚类分析的高效热电联产系统设计方法，其特征在于，其特征在于，步骤S4中：

根据选择的发电技术和用户的时序特征，制定多种运行策略；

其中，

策略1:热电联产系统只遵循电力需求；

策略2:当同时满足蓄热达到95％和热需求低于运行策略1的产热两个条件时，热电联产系统遵循热需求，否则遵循电力需求。

6.根据权利要求1所述的一种基于聚类分析的高效热电联产系统设计方法，其特征在于，步骤S5包括如下步骤：

S5.1、计算不同运行策略下的能源指标；

对于不同的运行策略，可用相应的能源指标评估其优劣，如：

式中：PE表示一次能源总消耗，F表示热电联产系统消耗的燃料，E_grid,in为从电网中获得的总电力，E_grid,on为输送到电网的总电力；

式中：I_S表示系统中蓄热能量H_strong,in与生产总热量H_CHP的比值，用于衡量系统蓄热能力；

式中：I_C表示存储和使用的总热量H_strong,out与用户总热量需求H_user的比值,用于衡量的是为降低集成系统的功率而储存的热量的容量；

S5.2、计算不同运行策略下的经济指标；

对于不同的运行策略，可用相应的经济指标评估其优劣，如：

式中：EAC为当量年成本，NPV为净现值，A_i,t为年金系数；

S5.3、根据综合指标选择最优的运行策略；

对于上述各项指标：

综合指标K＝w₁K₁+w₂K₂+w₃K₃+w₄K₄

K₁、K₂、K₃分别表示三个能源指标的标幺值，K₄表示一个经济指标的标幺值，w₁、w₂、w₃、w₄分别表示权重；

用户可根据自身需求选择相应的权重指标，得出热电联产系统的最优运行策略。