[发明专利]一种多能源互补综合系统的优化方法

摘要

本发明公开了多能源互补综合系统的优化方法，以经济性最优以及二氧化碳排放量最少为约束条件建立新的优化方法，针对整个综合系统的设备组成：原动机、吸收式制冷机、换热设备、燃气锅炉、光伏发电以及地源热泵系统，以传统分供式系统为基准，通过各个系统与终端用户之间的能量平衡，计算二氧化碳减排、环保税节省、可再生能源绿色证书的收益以及高效燃气能源站用能权的交易费用；初步求导得到经济性最优的系统配比区间，再通过二氧化碳排放量最低为约束条件进行校验，最终选取环保性以及经济性最优的系统最佳容量配置。本方法针对多能源互补综合系统的环保性以及高效性，实现系统配置最优化。

主权项

1.多能源互补综合系统的优化方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、首先，分析光伏发电、地源热泵以及天然气三联供耦合综合系统所在用能区域内消费能源的特性，所述的特性包括建筑功能、负荷种类、负荷大小；然后，通过消费能源的特性预测该用能区域内用户的冷负荷、热负荷和电负荷需求，预测的用户需求的冷负荷、热负荷和电负荷的大小分别以A、B、C代表；步骤二、设定传统分供式系统的用户冷负荷、热负荷、电负荷分别为所述的A、B、C的标准，并根据传统分供式系统与终端用户之间的能量平衡，计算传统分供式系统的二氧化碳排放费用D和环境税费用E；步骤三、对由光伏发电、地源热泵以及天然气构成的三联供耦合综合系统中的原动机、吸收式制冷机、换热设备、燃气锅炉、光伏发电以及地源热泵系统的容量配置进行优化，具体步骤为：(1)基于经济性最优原则，设定三联供耦合综合系统的发电功率为α，计算光伏发电、地源热泵以及天然气三联供耦合综合系统中各子系统初投资费用，并计算整个三联供系统的净收益以及污染物排放量，具体过程为：计算三联供耦合综合系统整体的初投资，步骤为：通过吸收式制冷机产生的冷量为λ1(α)，通过换热设备产生的热量为λ2(α)，吸收式制冷机及换热设备的投资为μ1(α)；地源热泵的容量为A‑λ1(α)，初投资为μ2(A‑λ1(α))；燃气锅炉的容量为B‑λ2(α)，初投资为μ3(B‑λ2(α))；光伏发电的出力为C‑α，初投资为μ4(C‑α)；三联供耦合综合系统整体的初投资为：μ(α)＝μ1(α)+μ2(A‑λ1(α))+μ3(B‑λ2(α))+μ4(C‑α)；计算整个三联供耦合综合系统的净收益以及污染物排放量，步骤为：天然气三联供系统的净收益为ρ1(α)，地源热泵净收益为ρ2(α)，燃气锅炉净收益为ρ3(α)，光伏发电系统的净收益为ρ4(α)，净收益＝收入‑燃料成本‑运维成本；二氧化碳减排收益为ρ5(α)‑D，环境税节省收益ρ6(α)‑E，可再生能源绿色证书为ρ7(α)，高效燃气能源站用能权的交易费用ρ8(α)；天然气系统的二氧化碳排放量为κ1(α)，燃气锅炉二氧化碳排放量为κ2(α)；系统的总净收益为：ρ(α)＝ρ1(α)+ρ2(α)+ρ3(α)+ρ4(α)+ρ5(α)+ρ6(α)+ρ7(α)+ρ8(α)‑D‑E；二氧化碳排放量为：κ(α)＝κ1(α)+κ2(α)；(2)设定γ(α)＝ρ(α)/μ(α)，然后对γ(α)进行求导得到γ′(α)，令γ′(α)＝0，得到α1，α2两个数值，并将(α1，α2)作为发电功率α的区间；(3)在区间(α1，α2)内，以κ(α)为目标函数进行优化，选择κ(α)最小时α的取值，并将α代入吸收式制冷机容量、换热设备容量、地源热泵容量、燃气锅炉容量以及光伏发电的出力公式，得到吸收式制冷机容量、换热设备容量、地源热泵容量、燃气锅炉容量以及光伏发电的出力，即为综合能源系统的最优配置。