技术领域
[0001] 本发明涉及能源规划技术领域，具体是一种综合能源热设备选取方法及系统。
相关背景技术
[0002] 目前的综合能源规划系统制热设备选型主要面向确定制热情况下对容量和成本规划等方面。而以住宅、园区、工业企业区、公建等区域为服务对象，将电、热、气等能源多能协同规划，并给出能源系统的热设备选取优化方案是综合能源规划发展的需求。而针对考虑气、电负荷的综合能源热设备选取方法，尚无公开资料。
[0003] 综上，现有技术存在以下问题：难以实现热、气、电负荷的综合规划，不能实现成本最低的热设备容量与组合。
具体实施方式
[0044] 下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0045] 实施例1
[0046] 如图1所示，本发明涉及一种考虑气‑电负荷的综合能源热设备选取方法，该方法可用于热、气、电负荷的综合能源规划，以住宅、园区、工业企业区、公建等区域为服务对象，将电、热、气等能源多能协同规划，给出能源系统的热设备选取优化方案。
[0047] 本发明方案如图1所示，主要包含负荷特征计算单元、设备容量计算单元、设备选型规划单元三大主体部分。本发明利用负荷信息、能源价格、碳排放系数等信息，自动计算负荷特征、制热设备推荐容量；在设备容量、设备类型、设备数量约束下，完成电、热、气负荷综合能源制热系统的制热设备选取优化计算。
[0048] 具体如下：
[0049] (1)负荷特征计算：
[0050] 负荷特征计算单元用于计算负荷数据的基础均值、尖峰均值、负荷曲线三项特征。包含用户信息输入、负荷尖峰选取、负荷特征计算三个阶段。
[0051] 第一阶段：根据用户输入的基本信息计算负荷特征，如表1所示。
[0052] 表1用户信息输入表
[0053]序号 输入参数 作用描述
1 电负荷(ele_load) 用以表示综合能源园区用电量
2 气负荷(gas_load) 用以表示综合能源园区用气量
3 热负荷(heat_load) 用以表示综合能源园区用热量
4 电价(ac_load) 用以表示综合能源园区电价
5 热价(heat_load) 用以表示综合能源园区热价
6 气价(gas_load) 用以表示综合能源园区气价
[0054] 第二阶段：用户输入尖峰负荷百分比(topr)。根据topr，系统首先进行数据筛选工作，从负荷数据中计算得出基础均值以及在所选百分比内的尖峰数值的均值。之后的规划计算过程中，系统会根据这两个数值对制热设备的容量进行推荐，以便用户进行热设备型号的台数的选择。
[0055] 第三阶段：计算负荷数据的特征。分别针对电负荷、气负荷、热负荷数据进行特征计算，包含基础均值(ele_load_a、gas_load_a、heat_load_a)、尖峰均值(ele_load_t、gas_load_t、heat_load_t)、负荷曲线。计算过程如下。
[0056] 基础均值：将用户输入的全部负荷数据按照负荷类型进行分类，分别对不同种类的n维数据进行求平均数，得到数据基础均值。
[0057] 尖峰均值：将用户输入的全部负荷数据按照负荷类型进行分类，分别对不同种类的数据进行排列处理，从大到小取前topr％的数据作为尖峰数据组，对这一尖峰数据组进行求平均数，最后得到尖峰均值。
[0058] 负荷曲线：将用户输入的全部负荷数据按照负荷类型进行分类，按照时序对其进行排列并绘图，得到负荷曲线示意图。
[0059] (2)设备容量计算：
[0060] 设备容量计算单元实现制热设备容量计算，并配置规划系统的制热设备类型、设备数量。分两阶段完成。
[0061] 第一阶段：能源基础信息设置，如表2所示。
[0062] 表2能源基础信息设置表
[0063]
[0064] 第二阶段：根据能源基础信息、负荷数据特征计算设备容量。计算过程如下式。
[0065] 在只考虑热负荷的情况下，以成本最低为目标，根据默认设备的成本，计算所需要的各类热设备的容量大小，总成本最低的目标函数如下所示：
[0066] Fx＝min[fin(x)+fop(p)+fme(p)‑fb(p)]；
[0067] 式中:Fx为全寿命周期内总成本最低的目标函数；fin(x)为系统投资建设成本；x为规划建设的决策变量(各种设备的台数)，由内层方法寻优获得；fop(p)为寿命期内系统运行成本，即系统购买天然气、向电网购电等费用；fme(p)为系统的维护费用；fb(p)为政府对综合能源制热系统发电的补贴效益；p为系统运行的决策变量(各个设备的出力)。
[0068] 在设备容量计算结果的基础上，本发明给出设备推荐方案，主要为不同类型制热设备所需要的设备容量。之后用户根据推荐的设备容量进行型号选择，设备型号涉及设备类型、设备数量，其中设备类型主要依据设备功率、容量成本、运维成本。之后根据用户选择的设备类型和数量，进行最终的整体成本计算。
[0069] (3)设备选型规划：
[0070] 基于设备容量、设备类型、设备数量参数约束，完成电、热、气负荷综合能源制热设备选型规划计算。规划输出参数信息如表3所示。
[0071] 表3规划输出参数信息表
[0072]
[0073] 参数计算过程如下：
[0074] 购能成本综合计算：
[0075]
[0076] 式中：s为典型场景；S为典型场景的数量；Ds为第s个典型场景的天数(典型场景是指一年中具有代表性的几天，比如具有明显季节性的几个代表日，通常取3个典型日，分别代表冬季、夏季和过渡季)；T为调度周期，取24h；Δt为调度时间间隔，取为1h； 为系统3
在时段买入的电功率； 为系统在时段从气网买入的天然气量，m； 为系统在t时段购入的热功率，kW； 为时段的购电电价，元/kW；m为计算容量电费的月数，通常取
3
12；JG,m为场景s下的天然气价格，元/m；JH,m为市政供暖的计量热价。
[0077] 总规划成本：
[0078] 总规划成本表示投建设备一次性投入的总费用。
[0079]
[0080] 式中：i为设备类型；I为设备类型的数目； 为设备i的安装容量； 为设备i的单位容量安装成本。
[0081] 年规划成本：
[0082] 年总规划成本表示总规划成本折算到每年的费用。
[0083]
[0084] 式中：r为年利率；Yi为设备i的运行寿命年份。
[0085] 运维成本：
[0086] 维护成本表示各设备在运行过程中产生的管理、维修等成本。可以表示为：
[0087]
[0088] 式中： 为设备i在时段t的输出量(包括各类设备输出的电功率、热功率和产气3 3
量，kW或m)；βi为设备i的单位输出量的运行维护成本，元/kW或元/m。
[0089] 本发明通过输入电、气、热负荷情况，价格信息，并计算负荷特征信息；以此为基础自动计算出成本最低的热设备容量与组合，并给出推荐方案。最后以电、气负荷数据为约束，按照总成本最低的目标进行优化，得到热设备容量和选取结果。本发明从经济性、负荷、效率方面考虑热设备的选型优化。
[0090] 如上所述，可较好地实现本发明。
[0091] 本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
[0092] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
