[发明专利]多能互补分布式能源系统及其设备配置与运行优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式能源系统规划设计领域，特别涉及基于化石能源和可再生能源互补耦合的多能互补型分布式能源系统及其设备配置与运行策略的协同优化方法。

背景技术

多能互补分布式能源系统是以冷热电联供和分布式光伏为主体的常规分布式能源技术的衍生与拓展，是一体化整合理念在能源系统工程领域的具象化。具体而言，多能互补分布式能源系统是指可包容多种能源资源输入，并具有多种产出功能和输运形式的互补耦合型分布式供能体系。为此，它不是多种分布式能源或技术的简单叠加，而要在系统层面按照不同能源品味、特性进行综合互补利用，并统筹安排好各种能量之间的配合关系与转换使用，以取得最合理能源利用效果与效益。

要使得多能互补分布式能源系统可以发挥其潜在的节能减排效果，科学、合理的系统规划与设计至关重要。能源系统建模、分析与优化是提高能源系统综合能效、确保供需平衡、资源和技术协同优化整合，实现系统科学规划与设计的有效手段。然而，多能互补分布式能源系统是一个具有多尺度结构特性的复杂能源利用体系，其规划与设计过程中既要考虑系统内产能、换能、蓄能、用能等各个环节之间的相互依赖关系，又要考虑冷、热、电等多元能源流的互动与耦合，同时还要兼顾系统物理边界与经济、环境和政策边界的联系。

既有技术的公开文献检索表明，公开号为CN 103728881A的中国专利提出了一种适用于多楼宇组成的分布式冷热电联供系统的运行优化方法，该方法以运行费用最小作为目标函数，综合考虑不同楼宇间的能量交互，确立整个多楼宇联供系统的全局优化运行方式。公开号为CN 103778485A的中国专利公开了一种适用于孤网型分布式供能系统的运行优化方法，该方法建立了最小化运行成本和最小化温室气体排放两个目标函数，为兼顾经济和环境效益的孤网型分布式能源系统提供了一个优化管理方法。公开号为CN 103617460A的中国专利公开了一种以冷热电联供设备为核心的冷热电联供微网系统的优化规划设计方法，该方法以全生命周期经济现值和CO₂排放量作为双优化目标，构建双层优化规划设计模型，从而实现冷热电联供微网系统的配置和运行策略的联合优化。综合上述技术方案可以看出，国内外针对分布式能源系统及其优化规划与设计方法进行了大量研究，取得了很大的进展，提出了很多新概念﹑新技术和新方法。虽然这些方法和技术都具有一定的应用成效，但在某些方面仍存在一定的局限：

(1)未能体现化石能源和可再生能源的互补功效。既有优化设计方法大多以冷热电联供系统为研究对象，某些甚至只针对燃气轮机、燃气内燃机等某一特定分布式供能技术。由于单一分布式供能技术的局限性日益凸显，多种能源的互补耦合利用已成为当前分布式能源领域的主流。为此，有必要确立多能互补型分布式能源系统的优化规划与设计方法，从而为决策者的科学决策提供方法论基础。

(2)未能达成系统结构设计、设备配置与运行策略的协同优化。既有优化设计方法大多基于固有的系统工艺流程和设备配置，着力于分布式能源系统的运行优化，以年运行成本、年CO₂排放或年一次能源费用最小化作为目标函数。然而，系统工艺流程的设计和设备配置的确定是这个系统优化设计的第一步也是至关重要的一部，而且其与系统运行优化也互为前提、互相影响。因此，有必要将系统的工艺流程、设备配置和运行策略纳入一个整体框架进行协同优化。

(3)未能将体制、机制和政策革新方案融入整体分析框架。现有的体制、机制和政策环境均在动态变化，为了使得所确立的优化方法能够适应上述变化，有必要将这些可能的体制、机制和政策革新方案融入所建立的优化分析体系中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多能互补分布式能源系统及其设备配置与运行优化方法，使得多能互补分布式能源系统能够提供多种分布式供能技术，形成能源的互补，设备配置与运行优化方法综合考虑了设备性能、政策性指标或经济指标，结合经济、环境与政策边界条件，解决了现有技术中设备选型与运行策略脱钩的问题，为相关政策的制定提供了科学依据。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种多能互补分布式能源系统，包含：相互连通的电源设备、热源设备、储能设备，能源载体以及终端负荷；

所述能源载体的能源通过能源转换技术转换后分别输出至电源设备、热源设备或储能设备；

所述电源设备、热源设备或储能设备为所述终端负荷提供不同的能源；

其中，所述能源载体包含化石能源、未利用能源、再生能源；

所述终端负荷包含电力负荷、制冷负荷、供暖负荷、热水负荷；