CN106875093A - 一种基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法 - Google Patents

一种基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，该方法适用于园区或用户为单位的多能源综合利用系统，所设计的方法为基于多系统中能源转换模块和能量输出模块中的能量流动、转换和需求类型进行分类，以此为分析依据，从等价值法、当量热值法及等效电法中选取合适的能源折算方法，对能源供给模块中的多类型能源分别进行统计核算，并进一步综合求和获取用户多能源需量的总和，该方法可有效克服单一能源折算方法存在的弊端和逻辑矛盾，从而保证能源统计更为公正合理。

Description

一种基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法
技术领域
本发明涉及能源统计及节能技术领域，尤其涉及一种基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法。
背景技术
能源是人类赖以生存和发展的基础，是国民经济的命脉，如何确保人类社会能源的可持续供应同时减少用能过程中的环境污染，是当今世界各国共同关注的热点，加强多能源综合利用，探索能源利用新途径，提高能源利用效率。
在多能源综合系统中，由于能源类型各异，因此无论是在统计核算该系统能源消耗总量，还是从不同维度评估能源利用效率时，如单位GDP能耗，单位产品量能耗，单位二氧化碳能耗等各种维度，均需要涉及不同能源类型之间的统计核算问题。
不同类型的能源统计核算方法目前常见的是等价值法和当量热值法，还有一种考虑了能源品味但应用并不是很广泛的等效电法。等价值法为根据我国能源核算的能源平衡表中，按照电力发电的平均煤耗折算成标煤，在评价二次能源时考虑了实际对应的一次能源，但是由于采用的是全国平均值，对于高效转换或多类型能量输出的能量流动过程会出现逻辑矛盾；当量热值法即以能源所包含的热量为指标，直接计算其能源“数量”的大小，不考虑能源品味的高低，该方法由于忽略的能源品位和做功能力的差别，只看能源所含热量的大小也会导致节能评价中出现谬误；等效电法，为考虑到电能是最高品位能源，结合各类型能源的做功潜力，统一折算成最大电能转换潜力，这种方法考虑的能源的品位和做功，更为科学，但是在实际能源系统中，部分能量流是低品位能源直接利用，无需转换为高品位电能，因此总体核算统计中也缺乏准确性。
基于以上分析，如何探索一种有效、准确、合理的多能源统计方法，是园区、用户或多能源系统的能源统计、能效评估、节能量审计等各技术环节中亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出公开了一种基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，该方法适用于园区或用户为单位的多能源综合利用系统，所设计的方法为基于多系统中能源转换模块和能量输出模块中的能量流动、转换和需求类型进行分类，以此为分析依据，从等价值法、当量热值法及等效电法中选取合适的能源折算方法，对能源供给模块中的多类型能源分别进行统计核算，并进一步综合求和获取用户多能源需量的总和，该方法可有效克服单一能源折算方法存在的弊端和逻辑矛盾，从而保证能源统计更为公正合理。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，包括以下步骤：
(1)基于能量流动过程，将园区或用户的多能源综合利用系统划分为能源输入模块，能源转换模块，能量输出模块；
(2)基于多系统中能源转换模块和能量输出模块中的能量流动、转换和需求类型进行分类，共形成12类能量流动线；
(3)对多能源综合系统中每条能量流进行特性分析，并从等价值法、当量热值法及等效电法中选取合适的能源折算方法；
(4)综合求和获取用户多能源需量的总和；
(5)分析并构建某具体多能源综合系统的多能源需量计算流程。
进一步的，将园区或用户的多能源综合利用系统划分为能源输入模块，能源转换模块，能量输出模块。
能源输入模块：多能源综合利用系统的能源输入部分，包括以煤、石油和天然气为主的化石能源，电能源及热力能，本专利旨在给出能源输入模块中各类型能源的折算和统计方法，获取能源需量综合。
能源转换模块：化石能源的转换设备，将化石能源转换为电或热等二次能源，并进一步利用；化石能源做功设备，将化石能源储存热量直接转换为终极能量需求；利用电力二次能源转为用户终极能量需求的，化学能源转换设备、机械能源转换设备和电热转换设备。
能量输出模块：将用户能量需求划分为化学能需求，如照明；机械能需求，如电梯，生产性设备等动力电机设备；热能需求，如环境热、环境冷、热水等。
进一步的基于多系统中能源转换模块和能量输出模块中的能量流动、转换和需求类型进行分类，共形成12类能量流动线：
(1)类型1：煤QC1(i)→发电设备，热电联产设备→电能E(i)
(2)类型2：煤QC1(i)→加热设备，热电联产设备→热能H(i)
(3)类型3：煤QC2(i)→化石能源做功设备→机械能
(4)类型4：石油QO1(i)→发电设备，热电联产设备→电能E(i)
(5)类型5：石油QO1(i)→加热设备，热电联产设备→热能H(i)
(6)类型6：石油QO2(i)→化石能源做功设备→机械能
(7)类型7：天然气QG1(i)→发电设备，热电联产设备→电能E(i)
(8)类型8：天然气QG1(i)→加热设备，热电联产设备→热能H(i)
(9)类型9：天然气QG2(i)→化石能源做功设备→机械能
(10)类型10：电能QE1(i)→做功设备→化学能，机械能
(11)类型11：电能QE2(i)→加热设备→热能H(i)
(12)类型12：热能QH(i)→热量收集分配设备→热量需求
进一步的对多能源综合系统中每条能量流进行特性分析，并从等价值法、当量热值法及等效电法中选取合适的能源折算方法：：
(1)折算方法1：能量流类型1、类型4、及类型7为一次化石能源到二次电能的转换，考虑到各类型能源发电效率的影响，因此采用等价值法，转换为吨标准煤；
(2)折算方法2：能量流类型2、类型5、及类型8为一次化石能源到二次或能量需求热能的转换，以热量需求为导向，采用当量热值法转换为吨标准煤；
(3)折算方法3：能量流类型3、类型6、及类型9为一次化石能源到化学能、机械能等能量需求的转换，考虑能源“高、低”品味对做功的影响，采用等效电法转换为等效电能kWh，并进一步采用等价值法转换为吨标煤；
(4)折算方法4：能量流类型10为电能到化学能、机械能等能量需求的转换，考虑电力为最高品味能源，做功能力最高，直接采用等价值法转换为吨标煤；
(5)折算方法5：能量流类型11为电能到热能的转换，以热量需求为导向，直接采用当量热值法转换为吨标煤；
(6)折算方法6：能量流类型12为热能的收集和分配利用，能源供给即为能量需求，无能源转换损失，无需考虑能源“高、低”品味对做功的影响，因此可以直接利用当量热值法转换为吨标煤。
进一步的综合求和获取用户多能源需量的总和为：
其中，Etotal为所有能源的折算后的等效总值，Qk(i)为图1的某计量点能源计量量，k为第k种能量流动过程，对应权利要求中的12种类型，i为第k种能量流动类型中的第i条能量线。
其中，QC1(i)、QO1(i)及QG1(i)这三个化石能源量，若仅是发电或发热，则直接利用折算方法1或折算方法2进行计算；若是利用热电联产同时发电和产热，则根据发电和产热的比例对能源消耗进行分配后，再利用折算方法1和折算方法2分别计算后再求和。
进一步的分析并构建某具体多能源综合系统的多能源需量计算流程：
(1)统计用户或园区的多能源综合系统的能源供给类型，分析用户的能源转换和使用设备类型，分析用户能量需求；
(2)归纳总结该用户或园区的多能源综合系统的能量流动线类型；
(3)计量点及计量方法的选取，获取各条能量流动线中Qk(i)值，及E(i)或H(i)值
(4)根据各类型能量流动线类型所对应的能源折算方法，折算成统一能源核算量equ(Qk(i))
(5)综合求和获取用户多能源需量的总和。
附图说明
图1是本发明一种基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法分析模型图。
图2是本发明具体某多能源综合系统的多能源需量统计流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，该方法适用于园区或用户为单位的多能源综合利用系统，所设计的方法为基于多系统中能源转换模块和能量输出模块中的能量流动、转换和需求类型进行分类，以此为分析依据，从等价值法、当量热值法及等效电法中选取合适的能源折算方法，对能源供给模块中的多类型能源分别进行统计核算，并进一步综合求和获取用户多能源需量的总和。其包含如下分析步骤：
1.设计一种基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，包括以下步骤：
(1)基于能量流动过程，将园区或用户的多能源综合利用系统划分为能源输入模块，能源转换模块，能量输出模块；
(2)基于多系统中能源转换模块和能量输出模块中的能量流动、转换和需求类型进行分类，共形成12类能量流动线；
(3)对多能源综合系统中每条能量流进行特性分析，并从等价值法、当量热值法及等效电法中选取合适的能源折算方法；
(4)综合求和获取用户多能源需量的总和；
(5)分析并构建某具体多能源综合系统的多能源需量计算流程。
2.将园区或用户的多能源综合利用系统划分为能源输入模块，能源转换模块，能量输出模块。
能源输入模块：多能源综合利用系统的能源输入部分，包括以煤、石油和天然气为主的化石能源，电能源及热力能，本专利旨在给出能源输入模块中各类型能源的折算和统计方法，获取能源需量综合。
能源转换模块：化石能源的转换设备，将化石能源转换为电或热等二次能源，并进一步利用；化石能源做功设备，将化石能源储存热量直接转换为终极能量需求；利用电力二次能源转为用户终极能量需求的，化学能源转换设备、机械能源转换设备和电热转换设备。
能量输出模块：将用户能量需求划分为化学能需求，如照明；机械能需求，如电梯，生产性设备等动力电机设备；热能需求，如环境热、环境冷、热水等。
3.基于多系统中能源转换模块和能量输出模块中的能量流动、转换和需求类型进行分类，共形成12类能量流动线：
(1)类型1：煤QC1(i)→发电设备，热电联产设备→电能E(i)；
(2)类型2：煤QC1(i)→加热设备，热电联产设备→热能H(i)；
(3)类型3：煤QC2(i)→化石能源做功设备→机械能；
(4)类型4：石油QO1(i)→发电设备，热电联产设备→电能E(i)；
(5)类型5：石油QO1(i)→加热设备，热电联产设备→热能H(i)；
(6)类型6：石油QO2(i)→化石能源做功设备→机械能；
(7)类型7：天然气QG1(i)→发电设备，热电联产设备→电能E(i)；
(8)类型8：天然气QG1(i)→加热设备，热电联产设备→热能H(i)；
(9)类型9：天然气QG2(i)→化石能源做功设备→机械能；
(10)类型10：电能QE1(i)→做功设备→化学能，机械能；
(11)类型11：电能QE2(i)→加热设备→热能H(i)；
(12)类型12：热能QH(i)→热量收集分配设备→热量需求。
4.对多能源综合系统中每条能量流进行特性分析，并从等价值法、当量热值法及等效电法中选取合适的能源折算方法：
(1)折算方法1：能量流类型1、类型4、及类型7为一次化石能源到二次电能的转换，考虑到各类型能源发电效率的影响，因此采用等价值法，转换为吨标准煤；
(2)折算方法2：能量流类型2、类型5、及类型8为一次化石能源到二次或能量需求热能的转换，以热量需求为导向，采用当量热值法转换为吨标准煤；
(3)折算方法3：能量流类型3、类型6、及类型9为一次化石能源到化学能、机械能等能量需求的转换，考虑能源“高、低”品味对做功的影响，采用等效电法转换为等效电能kWh，并进一步采用等价值法转换为吨标煤；
(4)折算方法4：能量流类型10为电能到化学能、机械能等能量需求的转换，考虑电力为最高品味能源，做功能力最高，直接采用等价值法转换为吨标煤；
(5)折算方法5：能量流类型11为电能到热能的转换，以热量需求为导向，直接采用当量热值法转换为吨标煤；
(6)折算方法6：能量流类型12为热能的收集和分配利用，能源供给即为能量需求，无能源转换损失，无需考虑能源“高、低”品味对做功的影响，因此可以直接利用当量热值法转换为吨标煤。
5.综合求和获取用户多能源需量的总和为：
其中，Etotal为所有能源的折算后的等效总值，Qk(i)为图1的某计量点能源计量量，k为第k种能量流动过程，对应权利要求中的12种类型，i为第k种能量流动类型中的第i条能量线。
其中，QC1(i)、QO1(i)及QG1(i)这三个化石能源量，若仅是发电或发热，则直接利用折算方法1或折算方法2进行计算；若是利用热电联产同时发电和产热，则根据发电和产热的比例对能源消耗进行分配后，再利用折算方法1和折算方法2分别计算后再求和。
6.分析并构建某具体多能源综合系统的多能源需量计算流程，如图2所示：
(1)统计用户或园区的多能源综合系统的能源供给类型，分析用户的能源转换和使用设备类型，分析用户能量需求；
(2)归纳总结该用户或园区的多能源综合系统的能量流动线类型；
(3)计量点及计量方法的选取，获取各条能量流动线中Qk(i)值，及E(i)或H(i)值
(4)根据各类型能量流动线类型所对应的能源折算方法，查询各类型能源的折算系数表，如下方表1级表2所示，折算成统一能源核算量equ(Qk(i))。其中，表1是本发明各类型能源的等价值法和当量热值计算法的折算系数。表2是本发明各类型能源的等效电法的折算系数。
(5)综合求和获取用户多能源需量的总和。
表1
表2。

Claims (8)

1.一种基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)基于能量流动过程，将园区或用户的多能源综合利用系统划分为能源输入模块，能源转换模块，能量输出模块；
(2)基于多系统中能源转换模块和能量输出模块中的能量流动、转换和需求类型进行分类，共形成12类能量流动线；
(3)对多能源综合系统中每条能量流进行特性分析，并从等价值法、当量热值法及等效电法中选取能源折算方法；
(4)综合求和获取用户多能源需量的总和；
(5)分析并构建多能源综合系统的多能源需量计算流程。
2.根据权利要求1所述的基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，其特征在于，所述能源输入模块为：
多能源综合利用系统的能源输入部分，包括以煤、石油和天然气为主的化石能源，电能源及热力能。
3.根据权利要求1所述的基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，其特征在于，所述能源转换模块为：
化石能源的转换设备，将化石能源转换为电或热等二次能源，并进一步利用；化石能源做功设备，将化石能源储存热量直接转换为终极能量需求；利用电力二次能源转为用户终极能量需求的，化学能源转换设备、机械能源转换设备和电热转换设备。
4.根据权利要求1所述的基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，其特征在于，所述能量输出模块为：
将用户能量需求划分为化学能需求；机械能需求，；热能需求。
5.根据权利要求4所述的基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，其特征在于，所述12类能量流动线类型分别为：
(1)类型1：煤QC1(i)→发电设备，热电联产设备→电能E(i)；
(2)类型2：煤QC1(i)→加热设备，热电联产设备→热能H(i)；
(3)类型3：煤QC2(i)→化石能源做功设备→机械能；
(4)类型4：石油QO1(i)→发电设备，热电联产设备→电能E(i)；
(5)类型5：石油QO1(i)→加热设备，热电联产设备→热能H(i)；
(6)类型6：石油QO2(i)→化石能源做功设备→机械能；
(7)类型7：天然气QG1(i)→发电设备，热电联产设备→电能E(i)；
(8)类型8：天然气QG1(i)→加热设备，热电联产设备→热能H(i)；
(9)类型9：天然气QG2(i)→化石能源做功设备→机械能；
(10)类型10：电能QE1(i)→做功设备→化学能，机械能；
(11)类型11：电能QE2(i)→加热设备→热能H(i)；
(12)类型12：热能QH(i)→热量收集分配设备→热量需求。
6.根据权利要求5所述的基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，其特征在于，所述能量流特性分析和各类能源的折算方法选取为：
(1)折算方法1：所述类型1、类型4、及类型7为一次化石能源到二次电能的转换，采用等价值法，转换为吨标准煤；
(2)折算方法2类型2、类型5、及类型8为一次化石能源到二次或能量需求热能的转换，以热量需求为导向，采用当量热值法转换为吨标准煤；
(3)折算方法3：类型3、类型6、及类型9为一次化石能源到化学能、机械能能量需求的转换，采用等效电法转换为等效电能kWh，并进一步采用等价值法转换为吨标煤；
(4)折算方法4：类型10为电能到化学能、机械能能量需求的转换，采用等价值法转换为吨标煤；
(5)折算方法5：类型11为电能到热能的转换，以热量需求为导向，采用当量热值法转换为吨标煤；
(6)折算方法6：能量流类型12为热能的收集和分配利用，能源供给即为能量需求，无能源转换损失，利用当量热值法转换为吨标煤。
7.根据权利要求6所述的基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，其特征在于，所述综合求和获取用户多能源需量的总和为：
E t o t a l = Σ k e q u ( Σ i Q k ( i ) )
其中，Etotal为所有能源的折算后的等效总值，Qk(i)为某计量点能源计量量，k为第k种能量流动过程，对应上述12类能量流动线类型，i为第k种能量流动类型中的第i条能量线。
其中，QC1(i)、QO1(i)及QG1(i)这三个化石能源量，若仅是发电或发热，则直接利用折算方法1或折算方法2进行计算；若是利用热电联产同时发电和产热，则根据发电和产热的比例对能源消耗进行分配后，再利用折算方法1和折算方法2分别计算后再求和。
8.根据权利要求7所述的基于用户能量需求类型的多能源需量统计方法，其特征在于，所属分析并构建某具体多能源综合系统的多能源需量计算流程为：
(1)统计用户或园区的多能源综合系统的能源供给类型，分析用户的能源转换和使用设备类型，分析用户能量需求；
(2)归纳总结该用户或园区的多能源综合系统的能量流动线类型；
(3)计量点及计量方法的选取，获取各条能量流动线中Qk(i)值，及E(i)或H(i)值
(4)根据各类型能量流动线类型所对应的能源折算方法，折算成统一能源核算量equ(Qk(i))
(5)综合求和获取用户多能源需量的总和。
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