[发明专利]基于图论和等效电法的冷热电联供系统构建方法及系统

说明书

本公开提供了一种基于图论和等效电法的冷热电联供系统构建方法及系统，根据图论思想构造能量流网络供能用能模型，选取等效电权值最大为目标函数，并对图论模型中的各可选路径分析比较，得到最佳的供能路径，确定冷热电联供系统的供能结构；本公开提供的节点式、图形化的设计方法考虑了多能源种类、多设备结构、多供能路径耦合等方面，为多源多汇多路径耦合的CCHP系统结构设计提供了思路。

技术领域

本公开属于环保与节能领域，涉及一种基于图论和等效电法的冷热电联供系统构建方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

据统计，约占全国能源消费比重30％的建筑能耗中，有近50％的冷热负荷，而部分区域以电为单一能源的供能方式，存在转化次数多，品味不对口等缺陷，能源浪费极为严重。冷热电联供系统(combined cooling,heating and power，CCHP)基于能量梯级利用原理，同时完成发电、制冷和供热，实现了能源高效利用，并有效减少温室气体排放，从而被公认为未来科学用能的最佳方式之一，极具发展潜力。CCHP系统结构复杂、设备类型多样，优化设计是保障系统高效经济运行的基础。然而，目前CCHP系统的优化设计方法大多是采用固定系统结构，且结构设计具有较大的主观性，缺少科学的方法指导，无法确保优化所用的结构能达到最优的供能效果。

通过对现有专利进行检索，发明人发现冷热电联供系统的三级协同整体优化设计方法(专利号CN104808489A)，此专利提出一种计及设备选型-容量配置-运行参数的冷热电联供联供三级协同优化设计方法，提高了系统综合性能，然而该专利的优化设计方法并未考虑系统结构设计问题。专利基于图论的区域冷热电综合能源优化配置方法及装置(专利号CN106651628B)，完成了区域冷热电综合能源的优化配置，然而该专利亦是在已知系统结构的情况下实现的。

综上，目前缺乏针对系统结构科学有效的设计方法。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种基于图论和等效电法的冷热电联供系统构建方法及系统，本公开考虑了多能源种类、多设备结构、多供能路径耦合等方面，为多源多汇多路径耦合的CCHP系统结构设计提供了思路。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种基于图论和等效电法的冷热电联供系统构建方法，包括以下步骤：根据图论思想构造能量流网络供能用能模型，选取等效电权值最大为目标函数，并对图论模型中的各可选路径分析比较，得到最佳的供能路径，确定冷热电联供系统的供能结构。

作为可选择的实施方式，根据图论思想构造能量流网络供能用能模型时，将冷热电联供系统看成不同能源经不同能量转化设备满足不同用户需求的复杂能量系统，即多源多汇多路径的能流网。

作为可选择的实施方式，构造能量流网络供能用能模型时，将冷热电联供系统分为能源的输入、转换与需求三个环节，每个环节的组成均为一个节点，各节点之间的连线代表能量传递和转换的流动路径。

作为进一步的限定，能源转化环节是连接能源输入和能源需求的过渡环节，包括能源转换设备或者系统；

能源输入指一次能源的输入，包括煤、天然气、可再生能源等；

能源需求指各建筑物的热、电、冷需求。

作为可选择的实施方式，获得能量流网络供能用能模型后，利用矩阵模型描述能流网络的节点属性和拓扑结构，定义能源输入矩阵和能源消耗矩阵，利用可达矩阵表示能流路径的转换效率权重，实现将冷热电联供系统的能源输入、转换和消耗的能流过程矩阵化。

作为可选择的实施方式，选取等效电权值最大为目标函数的过程中，利用等效电法将各种形式的能源能够完全转换成电能，同时在转换的过程中，考虑到当前实际生产水平，取目前生产工艺下对应能源可能达到的最高对外做功温度，计算得到该能源的等效电系数。