[发明专利]一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统及方法

权利要求书

1.一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统，其特征在于，包括以下部分：

各用能终端、总控中心；

所述总控中心，用于对采集的各用能终端的设备参数和运行参数进行分析、处理，制定碳排放双控标准，对所有用能参数按能源种类进行碳排放分析，优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案；

所述总控中心包括信息传输单元、用能管理单元、标准制定单元、碳排放分析单元和能源数据库；

所述用能管理单元用于对用能数据进行分析、处理和用能优化，所述用能管理单元包括动态效率模型子单元、低碳用能优化子单元和用能管理通信子单元；所述动态效率模型子单元用于构建用能终端动态效率模型，计算产能效率函数和能源消耗量，所述动态效率模型子单元将计算结果发送给所述低碳用能优化子单元和所述用能管理通信子单元；所述低碳用能优化子单元用于综合能源站的用能结构、碳排放分析结果以及用能终端动态效率模型，构建低碳用能优化模型，得到低碳用能优化模型的最优解，从而优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案；所述用能管理通信子单元用于对所述用能管理单元的数据进行通信传输，包括接收设备参数和运行参数，并发送给所述动态效率模型子单元，将所述动态效率模型子单元的计算结果发送给所述碳排放分析单元，接收所述碳排放分析单元的数据发送给所述低碳用能优化子单元，并将所有接收和发送的数据存入所述能源数据库；

所述碳排放分析单元，用于对碳排放总量和碳排放强度进行分析计算，所述碳排放分析单元包括碳排放总量分析子单元、碳排放强度分析子单元和碳排放通信子单元；所述碳排放总量分析子单元用于计算所述各用能终端的碳排放量，并将碳排放量发送给所述碳排放强度分析子单元和所述碳排放通信子单元；所述碳排放强度分析子单元根据碳排放量与碳排放总量限额的关系计算碳排放强度，并将碳排放强度发送给所述碳排放通信子单元；所述碳排放通信子单元用于接收所述信息传输单元发送的数据，接收后发送给所述碳排放总量分析子单元和所述碳排放强度分析子单元，然后将碳排放分析结果发送给所述用能管理单元，同时，还将所有接收和发送的数据存入所述能源数据库；

所述动态效率模型子单元构建所述用能终端动态效率模型具体如下：

其中，表示用能终端的产能效率函数，表示产能效率函数多项式的第n阶拟合因子，N表示产能效率函数多项式的最高阶次数，表示用能终端输出的功率，表示用能终端的额定功率值，表示用能终端的能源消耗量，表示能源性质参数；

所述碳排放总量分析子单元根据能源消耗参数、产能效率参数和碳排放因子计算综合能源站中各用能终端的碳排放量：

其中，表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放量，、、分别对应第i个用能终端对第j种能源的能源消耗参数、产能效率参数和碳排放因子，表示能源的种类总数，；

所述碳排放强度分析子单元根据碳排放量与碳排放总量限额的关系确定碳排放强度，所述综合能源站中各用能终端的碳排放强度的计算公式为：

其中，表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放强度，表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的产能参数，表示第i个用能终端的综合产能参数，表示第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放强度因子，表示对综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放量限额；

所述低碳用能优化模型为：

对低碳用能优化模型构建功率平衡约束等式：产能功率-输出的能量生成功率=设备充能转换功率*设备充能功率-设备放能转换功率/设备放能功率，用能终端对不同能源的转换均可按上述约束等式进行约束。

2.如权利要求1所述的一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统，其特征在于，所述各用能终端包括：设备参数采集单元、运行参数采集单元、数据汇集单元、数据传输单元。

3.一种基于碳排放双控的低碳用能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 获取综合能源站中各用能终端的设备参数和运行参数，构建用能终端动态效率模型，对各用能终端的设备参数和运行参数进行分析、处理；

总控中心的动态效率模型子单元构建用能终端动态效率模型，具体如下：

其中，表示用能终端的产能效率函数，表示产能效率函数多项式的第n阶拟合因子，N表示产能效率函数多项式的最高阶次数，表示用能终端输出的功率，表示用能终端的额定功率值，表示用能终端的能源消耗量，表示能源性质参数；

S2. 基于各用能终端使用的能源种类，对所有用能参数按能源种类进行碳排放分析，计算综合能源站中各用能终端的碳排放量和碳排放强度，结合综合能源站的用能结构、碳排放分析结果以及用能终端动态效率模型，构建低碳用能优化模型，优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案；

碳排放总量分析子单元根据能源消耗参数、产能效率参数和碳排放因子计算综合能源站中各用能终端的碳排放量：

其中，表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放量，、、分别对应第i个用能终端对第j种能源的能源消耗参数、产能效率参数和碳排放因子，表示能源的种类总数，；

碳排放强度分析子单元根据碳排放量与碳排放总量限额的关系确定碳排放强度，所述综合能源站中各用能终端的碳排放强度的计算公式为：

其中，表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放强度，表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的产能参数，表示第i个用能终端的综合产能参数，表示第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放强度因子，表示对综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放量限额；

所述低碳用能优化模型为：

对低碳用能优化模型构建功率平衡约束等式：产能功率-输出的能量生成功率=设备充能转换功率*设备充能功率-设备放能转换功率/设备放能功率，用能终端对不同能源的转换均可按上述约束等式进行约束。