CN111178700A - 一种能源互联系统的能效评价及分析方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能源互联系统的能效评价及分析方法、装置及系统，所述方法包括获取与能源互联系统对应的能效评价模型，所述能效评价模型包括总体层、过程分析层和基础层，所述总体层用于表征能源互联系统中系统的总体能效水平，过程分析层用于表征能源互联系统中不同环节的能效性能特点，基础层用于表征能源互联系统中设备的能效水平；将获取到的实时数据送入至所述能效评价模型，分别进行基础层、过程分析层和总体层能效指标的计算；将计算结果与各能效指标的对标值进行对比分析，形成评价结果。本发明通过在当前节能技术水平下，量化展现节能技术对用户能耗以及能效水平的影响，获知能源互联系统的能效水平以及引起能效低的深层次原因。

Description

一种能源互联系统的能效评价及分析方法、装置及系统
技术领域
本发明属于能效评价技术领域，具体涉及一种能源互联系统的能效评价及分析方法、装置及系统。
背景技术
我国是世界最大的能源消费国，也是全球能源消费增长最大的国家。构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系是国家能源革命的主要方向。能效是指能源的服务产出量于能源投入量的比值。科学、合理、有效的能效评价有利于用户感知能源优化利用的不足之处，推进用户改善能源消费模式，提升整体能效水平。
当前国内冷、热、电、气等能源系统单独规划、单独设计、独立运行，缺乏对不同供用能系统的整体协调、配合和优化，导致社会能源整体利用率不高、清洁能源利用不充分等现象。而且，在用户层面，医院、城市综合体等建筑楼宇以及钢铁、水泥等重点耗能企业是能源利用效率提升关注的重点对象。现有能效评价较多局限于工业企业工序、工艺、装置或者不同能源类型的消耗，而且侧重于多因素影响下能源消耗水平的结果评价，缺乏对能源消耗过程的评价分析，导致用户仅获知能效落后的现状，而无法真正了解导致能效落后的主要矛盾以及关键影响原因，不能从根本上采取切实、有效地措施以提升能效水平。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种能源互联系统的能效评价及分析方法、装置及系统，针对能源互联系统，提出“总体-过程分析-基础”三层能效评价模型，形成“设备能效评价-改善引导性分析-公众认知类评价”的分析方法，实现节能技术与公众认知有效融合，让用户感受能源消费过程中的不足之处，以提升能源利用水平，服务用户降低用能成本。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种能源互联系统的能效评价及分析方法，包括：
获取与能源互联系统对应的能效评价模型，所述能效评价模型包括总体层、过程分析层和基础层，所述总体层用于表征能源互联系统中系统的总体能效水平，过程分析层用于表征能源互联系统中不同环节的能效性能特点，基础层用于表征能源互联系统中设备的能效水平；
将获取到的实时数据送入至所述能效评价模型，分别进行基础层、过程分析层和总体层能效指标的计算；
将计算结果与各能效指标的对标值进行对比分析，形成评价结果。
可选地，所述将计算结果与各能效指标的对标值进行对比分析，形成评价结果，步骤之后还包括：
对于不满足对标值要求，则判定为能效薄弱点，针对能效薄弱点，提出优化整改建议。
可选地，所述总体层中的能效指标包括：
Figure BDA0002318880460000021
Figure BDA0002318880460000022
可选地，所述过程分析层中的能效指标包括：
Figure BDA0002318880460000023
Figure BDA0002318880460000024
Figure BDA0002318880460000025
η6＝∑余能利用量或者梯级利用量
Figure BDA0002318880460000026
可选地，所述基础层中的能效指标包括：
Figure BDA0002318880460000027
Figure BDA0002318880460000028
η10＝∑设备能耗或者工序能耗或者工艺能耗。
可选地，所述能源互联系统中不同环节包括供应环节、传输环节、转换环节、存储环节和使用环节。
可选地，所述能源互联系统中设备包括供能设备、传输设备、转能设备、储能设备和用能设备，各设备分别对应与供应环节、传输环节、转换环节、存储环节和使用环节。
第二方面，本发明提供了一种能源互联系统的能效评价及分析装置，包括：
获取模块，用于获取与能源互联系统对应的能效评价模型，所述能效评价模型包括总体层、过程分析层和基础层，所述总体层用于表征能源互联系统中系统的总体能效水平，过程分析层用于表征能源互联系统中不同环节的能效性能特点，基础层用于表征能源互联系统中设备的能效水平；
计算模块，用于将获取到的实时数据送入至所述能效评价模型，分别进行基础层、过程分析层和总体层能效指标的计算；
分析模块，用于将计算结果与各能效指标的对标值进行对比分析，形成评价结果。
可选地，所述总体层中的能效指标包括：
Figure BDA0002318880460000031
Figure BDA0002318880460000032
所述过程分析层中的能效指标包括：
Figure BDA0002318880460000033
Figure BDA0002318880460000034
Figure BDA0002318880460000035
η6＝Σ余能利用量或者梯级利用量
Figure BDA0002318880460000036
所述基础层中的能效指标包括：
Figure BDA0002318880460000037
Figure BDA0002318880460000038
η10＝∑设备能耗或者工序能耗或者工艺能耗。
第三方面，本发明提供了一种能源互联系统的能效评价及分析系统，其包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面中任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明基于当前能效相关的标准、规范以及能效政策等，设计公众认知性的总体指标，结合当前清洁能源消纳、热泵等高能效转换设备等节能技术，创造性提出将当前节能技术融入到能效评价的过程分析指标中，通过评价在当前节能技术水平下，量化展现节能技术对用户能耗以及能效水平的影响，不仅能够获知能源互联系统的能效水平，也能够了解引起能效低的深层次原因，方便用户感知能源使用中的不合理现象，引导用户采用节能技术改善能效
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明一种实施例的能源互联系统的能效评价及分析方法的流程示意图；
图2为本发明一种实施例的能源互联系统架构分解模型图；
图3为本发明一种实施例的三层能效评价模型图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
本发明实施例中提供了一种能源互联系统的能效评价及分析方法，具体包括以下步骤：
(1)获取与能源互联系统对应的能效评价模型，所述能效评价模型包括总体层、过程分析层和基础层，所述总体层用于表征能源互联系统中系统的总体能效水平，过程分析层用于表征能源互联系统中不同环节的能效性能特点，基础层用于表征能源互联系统中设备的能效水平；图1是本发明能源互联系统架构分解模型图。将能源互联系统划分为能源供应-传输-转换-存储-消费等环节，与环节相对应，将能源互联系统设备细分至供能-输能-转能-储能-用能等不同设备类别，进而构建基于系统-环节-设备关联关系的能源互联系统模型，细化能效评价分析对象颗粒度；图2是本发明三层能效评价模型图。结合能源互联系统模型，设计“总体—过程分析-基础”三层能效评价模型，其中，总体层用于表征能源互联系统的总体能效水平，过程分析层用于表征基础层对总体层的影响程度，基础层用于表征能源互联系统中设备的能效水平；
(2)将获取到的实时数据送入至所述能效评价模型，分别进行基础层、过程分析层和总体层能效指标的计算；
(3)将计算结果与各能效指标的对标值进行对比分析，形成评价结果。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述将计算结果与各能效指标的对标值进行对比分析，形成评价结果，步骤之后还包括：
对于不满足对标值要求，则判定为能效薄弱点，针对能效薄弱点，提出优化整改建议。
总体层评价表征能源互联系统的总体能效水平。在设计原则上，结合当前公众认知，采用易于为公众广泛接受认可的评价指标，设计能源互联系统总体层的能效评价指标，在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述总体层中的能效指标包括单位GDP能耗η1、单位GDP能耗成本η2：
Figure BDA0002318880460000051
Figure BDA0002318880460000052
过程分析层评价表征基础层能效对总体层能效的影响程度，反应能源互联系统能源供应-传输-转换-存储-使用等不同环节的能效性能特点。各环节能效性能特点受制于设备能效水平，与基础层单个或多个设备能效存在关联关系。基于当前节能技术，考虑能源供应-传输-转换-存储-使用等不同环节分别设计过程分析评价指标。
针对能源供应环节，考虑外供清洁能源供能情况，同时结合能源互联系统实际用能情况，设计针对外供清洁能源供能的评价模型。以现阶段为例，当前外供清洁能源主要是以供电为主，因此，在评价模型设计上，结合外供清洁电消纳量以及外供清洁能源实际供能量，设计评价模型，在本发明实施例的一种具体实施方式中，具体为：
Figure BDA0002318880460000053
针对能源传输环节，通常采用表示电力线路传输损耗的线损率或者冷热传输管道损耗的管损率表示：
Figure BDA0002318880460000054
针对转换、存储环节，考虑转换、存储环节能效的影响因素，其中转换环节包括热-电转换、热-冷转换、气-电转换、电-热转换等不同能量之间的转换，存储环节包括储电、储冷、储热、储气等不同能量的存储，采用正平衡法设计能效评价指标，具体为：
Figure BDA0002318880460000055
针对使用环节，考虑冷、热、电、气等不同用能形式需求，从用能不充分、高能低用、过量供等不同角度设计用能能效评价模型，特别针对工业企业，设计余能、梯级利用等用能评价模型，由于工业企业工艺工序差异性较大，余能利用、梯级利用的情况均不同，因此在实际评价中，可以根据实际情况，从挖掘实际问题的角度出发，建立反应余能利用量、梯级利用量的一些量的指标，如η6，也可以选取一合理参照值，建立反应余能利用率、梯级利用率的一些效率类的指标，如η7；针对建筑楼宇等，设计反应过量供等用能评价模型，该指标可以通过实际供应能量与设计需求量的比较获取，也可以根据建筑楼宇实际温湿度与设计温湿度等参数之间的比较获取，具体为：
η6＝Σ余能利用量或者梯级利用量
Figure BDA0002318880460000061
基础层评价表征能源互联系统中设备的能效水平，主要为能耗类、效率类指标。由于设备与设备之间相对独立，因此，其能效指标计算相对独立，不考虑其它环节设备的影响。
从能源供应-传输-转换-存储-使用等环节筛选能源互联系统中关键耗能设备。
针对能源供应环节，考虑外供能源中一次能源、二次能源的供能情况，结合外供清洁能源的理论或计划供能情况与实际供能情况，设计评价模型，具体为：
Figure BDA0002318880460000062
针对能量传输、转换、存储环节，采用正平衡法，设计设备效率指标模型，具体为：
Figure BDA0002318880460000063
针对能量消费环节，设计生产设备、非生产设备或者生产工序、工艺等子系统能耗模型，具体为：
η10＝Σ设备能耗或者工序能耗或者工艺能耗。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图1所示，所述能源互联系统中不同环节包括供应环节、传输环节、转换环节、存储环节和使用环节。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，如图1所示，所述能源互联系统中设备包括供能设备、传输设备、转能设备、储能设备和用能设备，各设备分别对应与供应环节、传输环节、转换环节、存储环节和使用环节。
实施例2
基于与实施例1相同的发明构思，本发明提供了一种能源互联系统的能效评价及分析装置，包括：
获取模块，用于获取与能源互联系统对应的能效评价模型，所述能效评价模型包括总体层、过程分析层和基础层，所述总体层用于表征能源互联系统中系统的总体能效水平，过程分析层用于表征能源互联系统中不同环节的能效性能特点，基础层用于表征能源互联系统中设备的能效水平；
计算模块，用于将获取到的实时数据送入至所述能效评价模型，分别进行基础层、过程分析层和总体层能效指标的计算；
分析模块，用于将计算结果与各能效指标的对标值进行对比分析，形成评价结果。
可选地，所述总体层中的能效指标包括：
Figure BDA0002318880460000071
Figure BDA0002318880460000072
所述过程分析层中的能效指标包括：
Figure BDA0002318880460000073
Figure BDA0002318880460000074
Figure BDA0002318880460000075
η6＝∑余能利用量或者梯级利用量
Figure BDA0002318880460000076
所述基础层中的能效指标包括：
Figure BDA0002318880460000077
Figure BDA0002318880460000078
η10＝Σ设备能耗或者工序能耗或者工艺能耗。
实施例3
本发明实施例中提供了一种能源互联系统的能效评价及分析系统，其包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据实施例1中任一项所述方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种能源互联系统的能效评价及分析方法，其特征在于，包括：
获取与能源互联系统对应的能效评价模型，所述能效评价模型包括总体层、过程分析层和基础层，所述总体层用于表征能源互联系统中系统的总体能效水平，过程分析层用于表征能源互联系统中不同环节的能效性能特点，基础层用于表征能源互联系统中设备的能效水平；
将获取到的实时数据送入至所述能效评价模型，分别进行基础层、过程分析层和总体层能效指标的计算；
将计算结果与各能效指标的对标值进行对比分析，形成评价结果。
2.根据权利要求1所述的一种能源互联系统的能效评价及分析方法，其特征在于：所述将计算结果与各能效指标的对标值进行对比分析，形成评价结果，步骤之后还包括：对于不满足对标值要求，则判定为能效薄弱点，针对能效薄弱点，提出优化整改建议。
3.根据权利要求1所述的一种能源互联系统的能效评价及分析方法，其特征在于：所述总体层中的能效指标包括：
Figure FDA0002318880450000011
Figure FDA0002318880450000012
4.根据权利要求1所述的一种能源互联系统的能效评价及分析方法，其特征在于：所述过程分析层中的能效指标包括：
Figure FDA0002318880450000013
Figure FDA0002318880450000014
Figure FDA0002318880450000015
η6＝∑余能利用量或者梯级利用量
Figure FDA0002318880450000016
5.根据权利要求1所述的一种能源互联系统的能效评价及分析方法，其特征在于：所述基础层中的能效指标包括：
Figure FDA0002318880450000017
Figure FDA0002318880450000021
η10＝∑设备能耗或者工序能耗或者工艺能耗。
6.根据权利要求1所述的一种能源互联系统的能效评价及分析方法，其特征在于：所述能源互联系统中不同环节包括供应环节、传输环节、转换环节、存储环节和使用环节。
7.根据权利要求6所述的一种能源互联系统的能效评价及分析方法，其特征在于：所述能源互联系统中设备包括供能设备、传输设备、转能设备、储能设备和用能设备，各设备分别对应与供应环节、传输环节、转换环节、存储环节和使用环节。
8.一种能源互联系统的能效评价及分析装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取与能源互联系统对应的能效评价模型，所述能效评价模型包括总体层、过程分析层和基础层，所述总体层用于表征能源互联系统中系统的总体能效水平，过程分析层用于表征能源互联系统中不同环节的能效性能特点，基础层用于表征能源互联系统中设备的能效水平；
计算模块，用于将获取到的实时数据送入至所述能效评价模型，分别进行基础层、过程分析层和总体层能效指标的计算；
分析模块，用于将计算结果与各能效指标的对标值进行对比分析，形成评价结果。
9.根据权利要求8所述的一种能源互联系统的能效评价及分析装置，其特征在于：所述总体层中的能效指标包括：
Figure FDA0002318880450000022
Figure FDA0002318880450000023
所述过程分析层中的能效指标包括：
Figure FDA0002318880450000024
Figure FDA0002318880450000025
Figure FDA0002318880450000026
η6＝∑余能利用量或者梯级利用量
Figure FDA0002318880450000027
所述基础层中的能效指标包括：
Figure FDA0002318880450000031
Figure FDA0002318880450000032
η10＝∑设备能耗或者工序能耗或者工艺能耗。
10.一种能源互联系统的能效评价及分析系统，其特征在于：包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1～7任一项所述方法的步骤。
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