[发明专利]基于情景分析的综合能源系统模型比较方法和优化系统

说明书

本发明针对综合能源系统模型比较和优化问题，建立了一种基于情景分析的综合能源系统模型比较方法和优化系统。本发明基于供需平衡，以设备容量限制、能源结构边界约束条件，根据多目标准则建立了综合能源系统模型对比量化方法。同时，基于运行情景分析模型，并以经济效益为优化目标和评价参量，以多品位异质能源流供给量为变量，构建了综合能源系统能源模型供需配置规划优化方法。最后，本发明控制输入数据的一致性，针对多个研究对象进行模型差异分析和敏感性分析，获得优化供需配置全部信息，最终生成综合能源系统优化配置模型。本发明能够为综合能源系统优化规划提供客观有效的模型比较方法、规划设计和优化改造方案。

技术领域

本发明涉及综合能源系统模型比较方法，属于综合能源系统领域，具体涵盖一种基于情景分析的综合能源系统模型比较方法和优化系统。

技术背景

当前，我国能源消费不断增长，如何实现革新能源利用方式、提高能源利用效率、增加可再生能源消纳是目前能源结构转型升级面临的重要问题，也是研究的焦点。在“互联网+”和物联网技术驱动下，实现多品位能源梯级利用、多能流协调互补的关键技术综合能源系统应运而生。综合能源系统是整合一定区域内多种能源(煤炭、石油、天然气、电能、热能等)实现多异质能源子系统之间协调规划、协同优化和交互响应的一体化能源系统。

综合能源系统以清洁、高效为目标，包括不稳定的太阳能、风能，进一步增加了能源基础设施的复杂性。在上述背景下，近年来，大量针对不同关注点的综合能源系统模型随即产生。由于综合能源系统模型建立过程中往往应用不同数据结构和数学方法，导致其得出的结果具有不可比性。目前鲜有学者关注不同模型间的可比性问题及比较方法，使得综合能源系统领域内模型繁多而难以统一衡量，使其优化规划问题难以获得最佳决策。

考虑到综合能源系统涉及多种能源和多品位能源，如何系统地、完整地实现模型内部呈现和将不同模型计算得到的不同结果与其模型特性一一联系起来成为了解决模型间比较的关键。本发明针对上述问题，提出了一种基于情景分析的综合能源系统模型比较方法，通过控制输入参数的一致性，设置典型情景，利用模型试验，定量分析了不同技术建模方法对结果的影响，将模型计算结果与模型特性联系起来，并通过敏感性分析揭示建模方法的优缺点和计算结果的稳健性，为开展进一步的综合能源系统设计规划和优化改造提供依据。

发明内容

针对目前综合能源领域存在系统模型粒度不一，供需配置规划优化方法参差不齐的问题，本发明的目的是提出一种基于情景分析的综合能源系统模型比较方法和优化系统，基于运行情景分析模型，以经济效益为优化目标和评价参量，以多品位异质能源流供给量为变量，通过控制输入数据的一致性，针对多个研究对象进行模型差异分析和敏感性分析，为综合能源系统优化规划提供客观有效的模型比较方法、规划设计和优化改造方案。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于情景分析的综合能源系统模型比较方法，包括如下步骤：

步骤S1，建立综合能源系统典型运行情景分析模型。基于国内外综合能源系统发展现状，构建了外源式、分布式、潜力式三类典型情景模型，用于支撑综合能源系统模型的对比评价和配置优化。

步骤S11，建立外源式典型情景模型，其承担系统内部用能需求的65％～90％，其中，外部能源承担系统内部用能需求的45％～65％，外部电力如国家电网，外部热力如城市集中供暖、园区集中供暖；考虑到光电、风电的供给不稳定性带来的调峰难度和设备复杂性增加，将可再生能源利用比例降低至系统内部用能需求的10％以下，仅负责系统中住宅、办公部分建筑供能；稳定的传统能源内部机组设备承担系统内部用能需求的10％～20％，如火电机组、热电联产机组、燃气锅炉；由于储能设备设置较少，且源侧具有较高灵活性，荷侧不设置需求响应机制。系统内部用能需求未能满足部分通过设置惩罚系数计算其成本。