恭喜國網上海市電力公司;上海交通大學方歡歡獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜國網上海市電力公司;上海交通大學申請的專利考慮清潔能源的低碳綜合能源系統優化規劃方法及系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114255137B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-01發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202111495601.0,技術領域涉及:G06Q50/06;該發明授權考慮清潔能源的低碳綜合能源系統優化規劃方法及系統是由方歡歡;樊戴福;蔣興新;程浩忠;張沈習;王舒萍;徐呈程;胡東曉;李婷婷;張露;費騰設計研發完成,并于2021-12-09向國家知識產權局提交的專利申請。
本考慮清潔能源的低碳綜合能源系統優化規劃方法及系統在說明書摘要公布了:本發明涉及一種考慮清潔能源的低碳綜合能源系統優化規劃方法及系統,所述方法包括以下步驟:構建具有清潔能源接入的綜合能源系統典型結構;基于所述典型結構中各類能源設備的運行特征,建立所述能源設備的數學模型;以規劃總成本最低為目標建立綜合能源系統最優規劃模型,所述最優規劃模型采用的約束條件包括功率平衡約束、設備建設數量約束、設備出力約束、清潔能源出力約束和基于所述數學模型構建的能源設備運行約束;求解所述最優規劃模型獲得各類能源設備的最優配置容量。與現有技術相比,本發明能夠實現綜合能源系統多類能源設備的規劃配置,滿足系統各類能源需求,保證系統的安全穩定和經濟運行。
本發明授權考慮清潔能源的低碳綜合能源系統優化規劃方法及系統在權利要求書中公布了:1.一種考慮清潔能源的低碳綜合能源系統優化規劃方法,其特征在于,包括以下步驟:構建具有清潔能源接入的綜合能源系統典型結構;基于所述典型結構中各類能源設備的運行特征,建立所述能源設備的數學模型;以規劃總成本最低為目標建立綜合能源系統最優規劃模型,所述最優規劃模型采用的約束條件包括功率平衡約束、設備建設數量約束、設備出力約束、清潔能源出力約束和基于所述數學模型構建的能源設備運行約束;求解所述最優規劃模型獲得各類能源設備的最優配置容量;所述綜合能源系統典型結構含有電、氣、熱、冷四種能源,并設置有多種能源設備;所述能源設備包括能源轉換設備和儲能設備;所述能源轉換設備包括變壓器、電轉氣設備、燃氣輪機、燃氣鍋爐、電鍋爐、電制冷機和吸收式制冷機,其中,所述變壓器的數學模型為: 式中:為變壓器在時刻t的輸出電功率;為變壓器在時刻t的輸入電功率;ηTF為變壓器的轉換效率;所述電轉氣設備的數學模型為:PP2G,g,t=PP2G,e,tηP2G式中:PP2G,g,t為電轉氣在時刻t的輸出天然氣功率;PP2G,e,t為電轉氣在時刻t的輸入電功率;ηP2G為電轉氣的能源轉換效率;所述燃氣輪機的數學模型為:PGT,e,t=PGT,g,tηGT,ePGT,h,t=PGT,g,tηGT,hPGT,h,t=PGT,e,tRGT式中:PGT,g,t為燃氣輪機在時刻t的輸入天然氣功率;PGT,e,t和PGT,h,t分別為燃氣輪機在時刻t的輸出電功率和輸出熱功率;ηGT,e和ηGT,h分別為燃氣輪機氣轉電效率和氣轉熱效率;RGT為燃氣輪機熱電比系數;所述燃氣鍋爐的數學模型為:PGB,h,t=PGB,g,tηGB式中:PGB,h,t為燃氣鍋爐在時刻t的輸出熱功率;PGB,g,t為燃氣鍋爐在時刻t的輸入天然氣功率;ηGB為燃氣鍋爐的能源轉換效率;所述電鍋爐的數學模型為:PEB,h,t=PEB,e,tηEB式中:PEB,h,t為電鍋爐在時刻t的輸出熱功率;PEB,e,t為電鍋爐在時刻t的輸入電功率;ηEB為電鍋爐的能源轉換效率;所述電制冷機的數學模型為:PEC,c,t=PEC,e,tηEC式中:PEC,c,t為電制冷機在時刻t的輸出冷功率;PEC,e,t為電制冷機在時刻t的輸入電功率;ηEC為電制冷機效率;所述吸收式制冷機的數學模型為:PAC,c,t=PAC,h,tηAC式中:PAC,c,t為吸收式制冷機在時刻t的輸出冷功率;PAC,h,t為吸收式制冷機在時刻t的輸入熱功率;ηAC為吸收式制冷機效率;所述儲能設備的數據模型為: 式中:和分別是儲能設備在時刻t的充、放能功率;是代表充放能狀態的二進制變量,1代表充能,0代表放能;nES為儲能設備數量;和分別是充、放能功率的上限值;是儲能設備在時刻t的容量;ηch和ηdis分別是充、放能效率;Δt是時間間隔;EES是儲能設備額定功率;和S分別為儲能設備容量上、下限系數;所述規劃總成本包括能源設備投資成本和系統運行成本;所述能源設備投資成本Cinv的計算公式為: 所述系統運行成本Cop的計算公式為: 式中:V為候選能源設備集合;v為候選能源設備類型編號;w為能源設備編號;為類型為v、編號為w的能源設備的單位投資成本;Pv,w為類型為v、編號為w的能源設備的額定功率;Xv,w為類型為v、編號為w的能源設備的建設數量;r為年利率;y為規劃年數;D為典型日集合;d為典型日編號;T為時間段集合;t為時間段編號;θd為典型日d權重系數;為購買電功率值;為購電單價;為購買天然氣功率值;為購買天然氣單價;Δt為時間間隔;所述功率平衡約束表示為: PGT,h,t+PGB,h,t+PEB,h,t=Lh,t+PAC,h,tPEC,c,t+PAC,c,t=Lc,t式中:PPV,e,t為光伏在時刻t的輸出功率;為變壓器在時刻t的輸出電功率;PGT,e,t和PGT,h,t分別為燃氣輪機在時刻t的輸出電功率和輸出熱功率;PEC,e,t為電制冷機在時刻t的輸入電功率;PEB,e,t為電鍋爐在時刻t的輸入電功率;PP2G,e,t為電轉氣在時刻t的輸入電功率;Le,t為系統在時刻t的電負荷功率;和分別為電儲能在時刻t的充、放電功率;為系統在時刻t的外購天然氣功率;PP2G,g,t為電轉氣在時刻t的輸出天然氣功率;PGB,g,t為燃氣鍋爐在時刻t的輸入天然氣功率;PGT,g,t為燃氣輪機在時刻t的輸入天然氣功率;Lg,t為系統在時刻t的氣負荷功率;和分別為儲氣罐在時刻t的充、放能功率;PEB,h,t為電鍋爐在時刻t的輸出熱功率;Lh,t為系統在時刻t的熱負荷功率;PAC,h,t為吸收式制冷機在時刻t的輸入熱功率;PEC,c,t為電制冷機在時刻t的輸出冷功率;PAC,c,t為吸收式制冷機在時刻t的輸出冷功率;Lc,t為系統在時刻t的冷負荷功率;所述設備建設數量約束表示為: 式中:Xv,w為類型為v、編號為w的能源設備的建設數量,為對應的數量上限;所述設備出力約束表示為: 式中:Pv,w,t為類型為v、編號為w的能源設備在時刻t的輸出功率;為類型為v、編號為w的能源設備的出力上限;所述清潔能源出力約束包括光伏出力約束,表示為: 式中:PPV,e,t為光伏在時刻t的輸出功率;為光伏的出力上限。
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