合肥工业大学孙磊获国家专利权
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龙图腾网获悉合肥工业大学申请的专利计及综合需求响应和碳排放的园区综合能源系统规划方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114648250B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210378037.2,技术领域涉及:G06Q10/0631;该发明授权计及综合需求响应和碳排放的园区综合能源系统规划方法是由孙磊;晋旭东设计研发完成,并于2022-04-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本计及综合需求响应和碳排放的园区综合能源系统规划方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种计及综合需求响应和碳排放的园区综合能源系统规划方法,包括:1、建立阶梯碳排放机制模型并考虑其对系统运行的影响;2、基于用户实时电热冷需求量和需求弹性需求模型建立综合需求响应模型;3、计及系统实际约束,以低碳低能耗高用户满意度加权调和数最小为优化目标,建立园区综合能源系统日前调度优化模型,并对供给和需求侧进行协调优化;4、构建计及综合需求响应和碳排放的园区综合能源系统规划模型,并考虑综合能源的调度策略,采用粒子群算法求解得到园区综合能源系统的最优设备配置规划方案。本发明在满足用户需求和尽可能低碳环保的情况下优化综合能源系统规划方案,从而提高综合能源系统的安全性和高效性。
本发明授权计及综合需求响应和碳排放的园区综合能源系统规划方法在权利要求书中公布了:1.一种计及综合需求响应和碳排放的园区综合能源系统规划方法,所述园区综合能源系统包括供给侧和需求侧,所述供给侧包括热电联产设备CHP、燃气轮机GB和P2G机组,所述需求侧包括电热泵EHP、中央空调AC、换热器HE和制冷机AF,其特征是,所述园区综合能源系统规划方法是按如下步骤进行: 步骤一、通过基准值法计算系统的初始无偿碳排放量: 步骤1.1、利用式1-式4计算无偿碳排放量: 式1-式4中,表示向上级能源网络申领电量的无偿初始碳排放量;表示热电联产设备CHP的无偿初始碳排放量;表示燃气轮机组GB的无偿初始碳排放量;表示单位电量的无偿初始碳排放量;表示t时段内向上级能源网络申领电量;表示单位热量的无偿初始碳排放量;表示热电联产设备发电量e向发热量h的折算系数;表示t时段内热电联产设备CHP用于产热消耗天然气能量;表示t时段内热电联产设备CHP用于产电消耗天然气能量;表示t时段内燃气轮机组设备GB的消耗天然气能量;T表示调度时间的集合; 步骤1.2、利用式5-式6计算实际碳排放: M=Melcbuy+MCHP+MGB-MP2G5 式5-式6中,Melcbuy表示向上级能源网络申领电量碳排放,MCHP表示热电联产设备CHP的碳排量,MP2G表示P2G机组的消耗碳量;βg表示P2G机组的碳捕获系数;表示t时段内P2G设备消耗的电量; 步骤1.3、利用式7计算阶梯碳排放量Ccarbon: 式7中,c表示碳排放基准系数;α为碳排放系数的增长率;d为阶梯区间的长度; 步骤二、基于用户实时电热冷需求量和需求弹性理论,建立综合需求响应模型: 步骤2.1、利用式8-式10计算冷热电替代系数: 式8-式10中,和是t时段第i类用户的电、热和冷直接能源需求;和表示第i类用户在t时段电冷负荷、电热负荷的用能偏好;分别表示热电替代系数和冷电替代系数,并由和进行归一化后得到;δi表示第i类型用户非刚性电负荷的比例; 步骤2.2、利用式11-式12计算综合需求响应量: 式11-式12中,表示第i类型用户t时段的原始电负荷;εtt′表示t与t′时段之间的需求互弹性系数;当t=t′时,εtt′表示需求自弹性系数;表示t′时段的基础电需求惩罚;表示t′时段的电需求惩罚变化量;和表示第i类型用户在t时段的电负荷、热负荷和冷负荷响应量; 步骤2.3、利用式13计算舒适度补偿量: 式13中,Ccomf表示舒适度响应补偿量,λcomf表示单位能量的舒适度补偿量; 步骤三、建立园区综合能源系统的日前调度优化模型,考虑实际约束且以低碳低能耗高用户满意度加权调和数为优化目标函数,对供给和需求侧进行协调优化: 步骤3.1、利用式14-式16计算系统低碳低能耗高用户满意度加权调和数: minC=Cbuy+Ccarbon+Cpena+Ccomf14 式14-式16中,Cbuy是向上级能源网络申领总能量;Cpena是弃风光惩罚;和分别表示t时段向上级能源网络申领的电量、申领的天然气量和申领的热量;cpena是弃风光惩罚系数;和是风、光预测功率;Ppv,t和Pwt,t是系统t时段实际消纳的光电功率与风电功率; 步骤3.2、利用式17-式19定义能源供给侧约束: 式17-式19中,和表示系统t时段P2G机组的出力、热电联产设备CHP的电出力、热电联产设备的CHP热出力和燃气锅炉GB的出力;η表示设备效率; 步骤3.2、利用式20-式24定义能源需求侧约束: 式20-式24中,和表示系统t时段电热泵EHP出力、中央空调AC出力、换热器HE出力和制冷机AF出力;和表示响应前系统t时段电负荷需求、热负荷需求和冷负荷需求; 步骤3.3、利用式25-式31定义设备运行约束: 步骤3.4、利用式32-式33定义风光出力约束: 步骤3.5、利用式34定义电需求惩罚变化量约束: 步骤四、构建计及综合需求响应和碳排放的园区综合能源系统规划模型: 步骤4.1、利用式35-式37构建园区综合能源系统规划模型的目标函数: 式35-式37中,ΩY为规划年集合;ΩD为规划的设备集合;为第d个设备的类型集合;ΩS为季度的集合;Cinvest为投资耗材;为第y年的运行耗材;为第d个设备第c种类型的投资耗材;xc,d为布尔变量,表示是否投资第d类设备第c种类型;为第y年第s季度典型日的低碳低能耗高用户满意度加权调和数;ns为第s季度的天数;ρ为损耗率; 步骤4.2、利用式38定义设备的投资类型约束: 式38表示对于任意d类设备,投资的类型不超过1种; 步骤4.3、利用式39计算第y年第s季度负荷预测值Pj,y,s: Pj,y,s=1+γtPj,0,s,j∈ΩB,y∈ΩY,s∈ΩS39 式39中,γ为负荷年增长率;Pi,0,s为当前年第s季度节点j的负荷值; 步骤五、采用粒子群算法求解园区综合能源系统规划模型: 步骤5.1、输入初始参数,包括:粒子群种群规模M、学习因子c1和c2、惯性权重w、粒子群繁殖代数Mc、蒙特卡罗模拟次数Ms、置信区间β; 步骤5.2、随机生成M个初始粒子并构成粒子集合M={m1,m2,…,mk,…,mM},其中,mk额第k个粒子,表示从ΩD中选择不同的设备构成的第k个规划方案,且mk={mk1,mk2,…,mkd,…mkD},其中,mkd表示第k个粒子选的d类设备的容量; 步骤5.3、根据每个粒子对应的设备容量规划方案,计算投资耗材; 步骤5.4、根据式39,更新第y年的负荷需求,并计算第y年第s季度典型日的运行耗材;计算规划年内总的运行耗材,将计算的投资耗材与低碳低能耗高用户满意度加权调和数之和作为每个粒子的适应度; 步骤5.5、更新粒子位置和速度,从而获得新的粒子; 步骤5.6、重复步骤5.3-步骤5.5,直至达到给定的粒子群繁殖代数Mc为止; 步骤5.7、将最好的粒子所对应的设备容量作为园区综合能源系统的最优规划方案。
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