CN114444875A - 一种县域能源互联网规划方法及规划系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种县域能源互联网规划系统及规划方法，包括内置各能源设备数据的能源设备模型动态库、交互模块、数据采集模块、规划模块，规划模块内置规划模型，包括成本优化目标函数、县域类型约束条件以及能源设备工作约束条件，规划模块基于规划模型对导入的数据进行计算并得到规划方案，数据采集与处理模块用于采集与处理待规划县域的基本数据，交互模块用于管理能源设备模型动态库以及选择能源设备数据，并显示规划方案。预先构建多种县域类型及多种能源设备的约束条件，满足各种情况下县域能源互联网规划时的定制需求，该规划方法适应范围广。从县域能源互联网全生命周期成本进行规划优化，有效提升了规划后县域能源互联网的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及能源互联网，具体是涉及一种能源互联网规划方法及规划系统。
背景技术
能源互联网中，多能源系统的统一规划可以弥补原有各形式能源独立规划的不足，充分考虑各种形式能源的耦合和互补关系，从而提高能源资源利用效率，降低能源供给成本，但县域能源互联网不仅包含风电、光伏等新能源，还包含工业余热发电，生物质能等特色能源，形成多元化的场景，然而现有的规划工具尚未充分考虑县域的特色资源禀赋及用能需求，对县域能源互联网能源特色及相应场景考虑较少，难以满足多元场景的县域能源互联网规划需求。
发明内容
发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种面向多元场景、基于县域类型及能源设备约束条件的县域能源互联网规划方法。
本发明还提供一种县域能源互联网规划系统。
技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种县域能源互联网规划方法，包括以下步骤：
(1)建立县域能源互联网规划模型；县域能源互联网规划模型以县域能源互联网全生命周期成本最小化为目标；
以及对县域类型进行划分，根据不同县域类型的能源特点和负荷数据，建立县域类型划分约束条件；并根据县域类型，建立能源设备工作约束条件；
(2)采集待规划县域的能源特点及负荷数据；并确定待规划能源设备种类及数量；
(3)根据待规划能源设备种类及数量，将采集的基本数据代入县域能源互联网规划模型中进行求解，得到待规划县域中能源设备的类型、容量及位置。
进一步的，所述步骤(1)中县域能源互联网规划模型的目标函数为：
其中，CCEI为县域能源互联网的全生命周期成本，N为待规划县域中能源设备数量，cn为第n个能源设备的单位容量初始投资成本，pn为第n个能源设备的容量，Rn为第n个能源设备在规划周期内的重置总次数，j表示第n个能源设备在规划周期内重置第j次，Ln为第n个能源设备的使用寿命，Le为县域能源互联网规划的总规划周期，k表示县域能源互联网规划的第k个规划周期，CM为年维护成本，CB为年用能成本，CD为能源设备年折旧费用，i为利率；tr为税率；
第n个能源设备在规划周期内的重置总次数Rn的计算公式为：
其中，
表示取不大于
的最大整数；
年维护成本CM和能源设备年折旧费用CD的计算公式为：
其中，rM为设备维护率，rD为设备折旧率。
年用能成本的CB计算公式为：
其中，qe,d,t为第d天t时段的用电量，ρe,t为t时段的电价，qg,d,t为第d天t时段的天然气使用量，ρg为天然气价格。
进一步的，所述步骤(1)中县域类型包括下述中的至少一种：工商业发达城区县、数字经济新兴城区县、工业旅游综合县、能源受入生态县、低碳转型海岛县；每个县域类型的能源特点包括下述中的至少一种：经济发展、能源生产侧、能源传输网络、能源需求侧、信息支撑基础条件、价值创造基础条件、多能耦合指标；所述能源设备工作约束条件包括下述中的至少一种：能源设备容量约束、能源设备运行功率约束、电力系统潮流约束、天然气系统潮流约束和热力系统潮流约束。
进一步的，所述步骤(1)中建立县域类型划分约束条件包括以下步骤：
(1.1)建立县域类型能源特点矩阵C：
C＝[a,b,c,d,e,f,g]
其中，a、b、c、d、e、f、g分别表示经济发展、能源生产侧、能源传输网络、能源需求侧、信息支撑基础条件、价值创造基础条件、多能耦合指标的值；
建立县域类型约束矩阵D：
D＝[w,x,y,z]
其中，w表示县域类型；x表示电能占比，y表示多能耦合比例，z表示成本投入增速；
(1.2)以一阶惯性环节建立矩阵C和矩阵D的传递函数：
其中，T为时间常数，K为惯性环节增益；
(1.3)通过阶跃响应求解T和K，得到县域类型划分约束条件。
进一步的，所述步骤(3)中，能源设备需满足的容量约束条件为：
pw,n,min≤pw,n≤pw,n,max
其中，pw,n表示w县域类型下第n个能源设备的容量，pw,n,max和pw,n,min分别表示w县域类型下第n个能源设备的最大容量和最小容量；
能源设备需满足的功率约束条件为：
pw,n,r,min≤pw,n,r≤pw,n,r,max
其中，pw,n,r表示w县域类型下第n个能源设备的运行功率，pw,n,r,max和pw,n,r,min分别表示w县域类型下第n个能源设备的最大运行功率和最小运行功率。
进一步的，能源设备需满足的电力系统潮流约束为：
-pw,hm,max≤pw,hm,t≤pw,hm,max
其中，pw,hm,t为w县域类型下电力支路hm在t时段的电功率；θw,h,t、θw,m,t分别为w县域类型下电力支路hm上节点h和节点m在t时段的相角；Xw,hm为w县域类型下电力支路hm的电抗；
表示w县域类型下注入节点h的能源设备的功率；Le,w,h,t表示w县域类型下节点h在t时段的负荷；pw,hm,max表示w县域类型下电力支路hm的最大电功率。
进一步的，能源设备需满足的天然气系统潮流约束为：
-fw,kl,max≤fw,kl,t≤fw,kl,max
其中，fw,kl,t为w县域类型下天然气管道kl在t时段的天然气流量；pp,w,k、pp,w,l分别为w县域类型下天然气管道kl上节点k和节点l处的压力；Dw为w县域类型下管道直径；Fw为w县域类型下的管道摩擦系数；Sw为w县域类型下的气体比重；Lw为管道长度；
表示w县域类型下注入节点k的能源设备的流量；Lg,w,k,t为节点k上t时段的天然气负荷；fw,kl,max为w县域类型下天然气管道kl的最大天然气流量。
进一步的，能源设备需满足的热力系统潮流约束为：
AM＝Mq
Bhf＝0
hf＝KM|M|
Φ+∑pw,n,r＝CpMq(Ts-To)
(∑mout)Tout＝∑(minTin)
其中，A为网络关联矩阵；M为热网管道水流流量，Mq为流入负荷节点或流出热源节点的水流流量；B为回路关联矩阵；hf为由摩擦损失引起的管道压降，K为管道阻力系数；Φ为热负荷，Cp为水比热容，Ts为节点供水温度，To为节点回水温度；Tend为管道末端温度，Tstart为管道首端温度；λ为传热系数；L为管道长度；Ta为环境温度；min是流入节点的管道流量，mout是流出节点的管道流量，Tin是输入管道末端的温度，Tout是节点混合温度。∑pw,n,r表示w县域类型下热网节点上能源设备消耗的热量。
本发明还采用一种县域能源互联网规划系统，包括数据采集模块、规划模型建立模块、规划计算模块，其中：
所述规划模型建立模块用于建立县域能源互联网规划模型；县域能源互联网规划模型以县域能源互联网全生命周期成本最小化为目标以及对县域类型进行划分，根据不同县域类型的能源特点和负荷数据，建立县域类型划分约束条件；并根据根据县域类型，建立能源设备工作约束条件；
所述数据采集模块用于采集待规划县域的能源特点及负荷数据；并确定待规划能源设备种类及数量；
所述规划计算模块用于根据待规划能源设备种类及数量，将采集的数据代入县域能源互联网规划模型中进行求解，得到待规划县域中能源设备的类型、容量及位置。
进一步的，所述规划模型建立模块中县域类型包括下述中的至少一种：工商业发达城区县、数字经济新兴城区县、工业旅游综合县、能源受入生态县、低碳转型海岛县。
进一步的，每个所述县域类型的能源特点均包括下述中的至少一种：经济发展、能源生产侧、能源传输网络、能源需求侧、信息支撑基础条件、价值创造基础条件、多能耦合指标。
有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是预先构建多种县域类型及多种能源设备的约束条件，满足各种情况下县域能源互联网规划时的定制需求，该规划方法适用范围广。从县域能源互联网全生命周期成本进行规划优化，有效提升了规划后县域能源互联网的经济性。
附图说明
图1所示为本发明规划系统的总体结构框图；
图2所示为本发明规划方法的总体结构框图；
图3所示为本发明中某待规划县域的能源网络结构及待规划情况；
图4所示为本发明中某待规划县域的多能负荷数据；
图5所示为本发明中某待规划县域的县域能源互联网全生命周期内，每年的资金投入情况。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例中的一种县域能源互联网规划系统，包括能源设置模型动态库、交互模块、数据采集模块、规划模块，基于C#语言开发规划县域能源互联网规划系统主体框架，采用桌面软件的方式开发和使用县域能源互联网规划系统的功能模块，基于DevExpress套件，实现用户界面的组态绘制、图标显示。模块接口支持子程序调用、C#动态调用C++两种方式。
能源设备模型动态库包括若干种类能源设备的基本数据，涵盖12类电力元件模型、54个冷热元件模型、19个天然气元件模型、6个能源站模型。交互模块能够实现能源设备模型动态库中县域能源互联网规划所需能源设备的编译管理、显示管理、参数设置、参数存储等功能。编译管理主要包括能源设备模型新增、模型修改、模型删除功能。显示管理能够对同一类型的模型设置不同的显示图标和连接锚点，支持对指定的模型进行图标/锚点的新增、删除及修改操作。参数设置是采用类WINDOWS的属性框模式，提供最终用户进行模型参数的设置、修改、查看等操作，并针对每个字段进行概要说明。参数存储是在参数设置、修改完成后，对其具体的参数值进行存储，存储方式采用基于对象的关系数据库存储模式。且交互模块选择能源设备模型动态库中的能源设备并将对应能源设备数据导入规划模块。
数据采集模块用于采集待规划县域的基本数据，建立县域能源互联网冷热电气多类型负荷、现有能源网络结构、待规划设备参数、能源价格等基本数据填充模板，完成县域能源互联网数据模板填充后，将其通过已设置好的数据接口传输到县域能源互联网规划系统中，通过解码得到可视数据，完成基本数据收集，生成数据样本文件。对样本文件中的异常数据和空缺值进行删除、补充处理，完成数据修正。
规划模块包括规划模型建立模块和规划计算模块，规划模型建立模块预先提取县域资源禀赋、用能特征、能源转型等条件要素，构建县域能源互联网县域类型要素集，从经济发展、能源生产测、能源传输网络、能源需求侧、信息支撑基础条件、价值创造基础条件、多能耦合等方面梳理县域类型构建指标，根据该县的能源禀赋、供给现状、负荷需求、发展定位等定制规划需求，形成县域类型库，主要涵盖工商业发达城区县、数字经济新兴城区县，工业旅游综合县，能源受入生态县，低碳转型海岛县6种县域类型。并以县域能源互联网全生命周期成本最小化为目标，建立县域能源互联网规划模型，规划计算模块根据内置的县域能源互联网规划模型目标函数、县域类型约束条件以及能源设备工作约束条件，对导入的数据进行计算并得到县域能源互联网规划方案，交互模块显示规划方案。
实施例2
如图2所示，本实施例中的一种县域能源互联网规划方法，包括以下步骤：
(1)以县域能源互联网全生命周期成本最小化为目标，建立县域能源互联网规划模型，模型目标函数为：
其中，CCEI为县域能源互联网的全生命周期成本，N为待规划县域中能源设备数量，cn为第n个能源设备的单位容量初始投资成本，pn为第n个能源设备的容量，Rn为第n个能源设备在规划周期内的重置总次数，j表示第n个能源设备在规划周期内重置第j次，Ln为第n个能源设备的使用寿命，Le为县域能源互联网规划的总规划周期，k表示县域能源互联网规划的第k个规划周期，CM为年维护成本，CB为年用能成本，CD为能源设备年折旧费用，i为利率；tr为税率。
第n个能源设备在规划周期内的重置总次数Rn的计算公式为：
其中，
表示取不大于
的最大整数。
年维护成本CM、能源设备年折旧费用CD、年用能成本的CB的计算公式分别为：
其中，rM为设备维护率，rD为设备折旧率；qe,d,t为第d天t时段的用电量，ρe,t为t时段的电价，qg,d,t为第d天t时段的天然气使用量，ρg为天然气价格。
对县域类型进行划分，县域类型包括工商业发达城区县、数字经济新兴城区县、工业旅游综合县、能源受入生态县、低碳转型海岛县；根据不同县域类型的能源特点和能源数据，建立县域类型划分约束条件；县域能源特点包括经济发展、能源生产侧、能源传输网络、能源需求侧、信息支撑基础条件、价值创造基础条件、多能耦合指标；县域能源数据包括电能占比、多能耦合比例、成本投入增速；建立县域类型划分约束条件包括以下步骤：
(1.1)建立县域类型能源特点矩阵C：
C＝[a,b,c,d,e,f,g]
其中，a表示经济发展的值，经济发展分为快、中、慢三种情况，分别对应的值为1、0、-1；b表示能源生产侧的值，能源生产侧分为电能占比高、电能占比中、电能占比低三种情况，分别对应的值为1、0、-1；c表示能源传输网络的值，能源传输网络分为强、中、弱三种情况，分别对应的值为1、0、-1；d表示能源需求侧的值，能源需求侧电能占比高、电能占比中、电能占比低三种情况，分别对应的值为1、0、-1；e表示信息支撑基础条件的值，信息支撑基础条件分为高、中、低三种情况，分别对应的值为1、0、-1；f表示价值创造基础条件的值，价值创造基础条件分为高、中、低三种情况，分别对应的值为1、0、-1；g表示多能耦合指标的值，多能耦合指标分为强、中、弱三种情况，分别对应的值为1、0、-1；
建立县域类型约束矩阵D：
D＝[w,x,y,z]
其中，w表示县域类型，用数字1至6依次表示工商业发达城区县、数字经济新兴城区县、工业旅游综合县、能源受入生态县、低碳转型海岛县；x表示电能占比，y表示多能耦合比例，z表示成本投入增速；
(1.2)通过系统辨识的方法，以一阶惯性环节建立矩阵C和矩阵D的传递函数：
其中，T为时间常数，K为惯性环节增益；
(1.3)通过阶跃响应求解T和K，进而实现根据县域能源特点的值确定所属县域类型以及对应的电能占比、多能耦合比例、成本投入增速的值；
根据县域类型，考虑优化变量的物理意义以及实际情况等，在指定县域类型下，能源设备参数需保持在一定范围内，以此建立能源设备工作约束条件，包括能源设备容量约束、能源设备运行功率约束、潮流约束；能源设备包括燃气轮机、电锅炉、燃气锅炉、电制冷、吸收式制冷机等。
能源设备需满足的容量约束条件为：
pw,n,min≤pw,n≤pw,n,max
其中，pw,n表示w县域类型下第n个能源设备的容量，pw,n,max和pw,n,min分别表示w县域类型下第n个能源设备的最大容量和最小容量；
能源设备需满足的功率约束条件为：
pw,n,r,min≤pw,n,r≤pw,n,r,max
其中，pw,n,r表示w县域类型下第n个能源设备的运行功率，pw,n,r,max和pw,n,r,min分别表示w县域类型下第n个能源设备的最大运行功率和最小运行功率。
能源设备需要满足的潮流约束包括电力系统、天然气系统和热力系统的潮流约束。
与电力系统交互的燃气轮机、电锅炉、电制冷等能源设备需要满足电力系统潮流约束，能源设备需满足的电力系统潮流约束为：
-pw,hm,max≤pw,hm,t≤pw,hm,max
其中，pw,hm,t为w县域类型下电力支路hm在t时段的电功率；θw,h,t、θw,m,t分别为w县域类型下电力支路hm上节点h和节点m在t时段的相角；Xw,hm为w县域类型下电力支路hm的电抗；
表示w县域类型下注入节点h的能源设备的功率，燃气轮机作为注入功率的设备，
为正值，电锅炉、电制冷等作为流出功率的设备，
为负值；Le,w,h,t表示w县域类型下节点h在t时段的负荷；pw,hm,max表示w县域类型下电力支路hm的最大电功率。
与天然气系统交互的燃气轮机、燃气锅炉等能源设备需要满足天然气系统潮流约束，能源设备需满足的天然气系统潮流约束为：
-fw,kl,max≤fw,kl,t≤fw,kl,max
其中，fw,kl,t为w县域类型下天然气管道kl在t时段的天然气流量；pp,w,k、pp,w,l分别为w县域类型下天然气管道kl上节点k和节点l处的压力；Dw为w县域类型下管道直径；Fw为w县域类型下的管道摩擦系数；Sw为w县域类型下的气体比重；Lw为管道长度；
表示w县域类型下注入节点k的能源设备的流量，燃气轮机和燃气锅炉等作为流出流量的设备，
为负值；Lg,w,k,t为节点k上t时段的天然气负荷；fkl,max为w县域类型下天然气管道kl的最大天然气流量。
与热力系统交互的燃气轮机、电锅炉、吸收式制冷机等能源设备需满足的热力系统潮流约束，能源设备需满足的热力系统潮流约束为：
AM＝Mq
Bhf＝0
hf＝KM|M|
Φ+∑pw,n,r＝CpMq(Ts-To)
(∑mout)Tout＝∑(minTin)
其中，A为网络关联矩阵；M为热网管道水流流量，Mq为流入负荷节点或流出热源节点的水流流量；B为回路关联矩阵；hf为由摩擦损失引起的管道压降，K为管道阻力系数；Φ为热负荷，Cp为水比热容，Ts为节点供水温度，To为节点回水温度；Tend为管道末端温度，Tstart为管道首端温度；λ为传热系数；L为管道长度；Ta为环境温度；min是流入节点的管道流量，mout是流出节点的管道流量，Tin是输入管道末端的温度，Tout是节点混合温度。∑pw,n,r表示w县域类型下热网节点上能源设备消耗的热量，吸收式制冷机作为热量消耗设备，∑pw,n,r为正值，燃气轮机、电锅炉作为热量释放设备，∑pw,n,r为负值。
(2)采集待规划县域的基本数据，包括能源特点及负荷数据；
并确定待规划能源设备种类及数量；
(3)依据目标函数及约束条件，根据待规划能源设备种类及数量，对采集的基本数据进行求解，根据上述目标函数和约束条件的构建过程可知，待求解模型为一个混合整数非线性规划模型，获取待规划县域能源互联网的电、气、热、冷24小时典型日负荷曲线后，首先使用分支定界法将混合整数规划问题转化为多个纯整数规划问题，也就是将县域类型确定和能源设备选择的0-1规划问题转化为0或1的存在问题，接着，采用二阶锥规划将电力、天然气、热力潮流约束中存在的不连续导数进行连续处理，将非凸优化转化为凸优化，最后是利用Lagrange乘子法对目标函数中涉及的非线性项进行线性化，最终求解出待规划县域所属县域能源互联网类型以及其待规划能源设备的类型、容量以及接入电力、天然气、热力网络的节点位置。
如图3所示，采集的某待规划县域的能源网络结构包括14节点配电网络、11节点配气网络、11节点配热网络，待规划能源设备包括燃气轮机、燃气锅炉、电锅炉、电制冷以及吸收式制冷机。如图4所示，为该待规划县域的多能负荷数据，包括夏季、春秋季、冬季的典型负荷曲线。经济发展、能源生产侧、能源传输网络、能源需求侧、信息支撑基础条件、价值创造基础条件、多能耦合指标值情况依次为快、高、强、高、中、中、强。待规划能源设备的基本数据如表1所示：
表1
规划结果显示该县域能源互联网发展场景为数字经济新兴城区县，电能占比、多能耦合比例、成本投入增速的值分别为53.54％，62.56％，-41.43％。如图5所示，在该县域能源互联网规划的全生命周期内，每年的资金投入情况呈现逐年减少趋势，说明所花费资金主要在于前期的设备投资。能源设备规划结果如表2所示。
表2
表2中，前4列为选择的能源设备及其容量和建设成本；第5列表示所选能源设备接入的电网、气网和热网节点，表示所规划的能源设备接入电网的4节点、气网的1节点和热网的8节点；第6列表示该县域能源互联网规划的全生命周期成本。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种县域能源互联网规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)建立县域能源互联网规划模型；县域能源互联网规划模型以县域能源互联网全生命周期成本最小化为目标；以及对县域类型进行划分，根据不同县域类型的能源特点和负荷数据，建立县域类型划分约束条件；并根据所述县域类型，建立能源设备工作约束条件；
(2)采集待规划县域的能源特点及负荷数据；并确定待规划能源设备种类及数量；
(3)根据待规划能源设备种类及数量，将采集的数据代入县域能源互联网规划模型中进行求解，得到待规划县域中能源设备的类型、容量及位置。
2.根据权利要求1所述的规划方法，其特征在于，所述步骤(1)中县域能源互联网规划模型的目标函数为：
其中，CCEI为县域能源互联网的全生命周期成本，N为待规划县域中能源设备数量，cn为第n个能源设备的单位容量初始投资成本，pn为第n个能源设备的容量，Rn为第n个能源设备在规划周期内的重置总次数，j表示第n个能源设备在规划周期内重置第j次，Ln为第n个能源设备的使用寿命，Le为县域能源互联网规划的总规划周期，k表示县域能源互联网规划的第k个规划周期，CM为年维护成本，CB为年用能成本，CD为能源设备年折旧费用，i为利率；tr为税率；
第n个能源设备在规划周期内的重置总次数Rn的计算公式为：
其中，
表示取不大于
的最大整数；
年维护成本CM和能源设备年折旧费用CD的计算公式为：
其中，rM为设备维护率，rD为设备折旧率；
年用能成本的CB计算公式为：
其中，qe,d,t为第d天t时段的用电量，ρe,t为t时段的电价，qg,d,t为第d天t时段的天然气使用量，ρg为天然气价格。
3.根据权利要求1所述的规划方法，其特征在于，所述步骤(1)中县域类型包括下述中的至少一种：工商业发达城区县、数字经济新兴城区县、工业旅游综合县、能源受入生态县、低碳转型海岛县；
每个县域类型的能源特点包括下述中的至少一种：经济发展、能源生产侧、能源传输网络、能源需求侧、信息支撑基础条件、价值创造基础条件、多能耦合指标；
所述能源设备工作约束条件包括下述中的至少一种：能源设备容量约束、能源设备运行功率约束、电力系统潮流约束、天然气系统潮流约束和热力系统潮流约束。
4.根据权利要求3所述的规划方法，其特征在于，所述步骤(1)中建立县域类型划分约束条件包括以下步骤：
(1.1)建立县域类型能源特点矩阵C：
C＝[a,b,c,d,e,f,g]
其中，a、b、c、d、e、f、g分别表示经济发展、能源生产侧、能源传输网络、能源需求侧、信息支撑基础条件、价值创造基础条件、多能耦合指标的值；
建立县域类型约束矩阵D：
D＝[w,x,y,z]
其中，w表示县域类型；x表示电能占比，y表示多能耦合比例，z表示成本投入增速；
(1.2)以一阶惯性环节建立矩阵C和矩阵D的传递函数：
其中，T为时间常数，K为惯性环节增益；
(1.3)通过阶跃响应求解T和K，得到县域类型划分约束条件。
5.根据权利要求3所述的规划方法，其特征在于，所述步骤(3)中，能源设备需满足的容量约束条件为：
pw,n,min≤pw,n≤pw,n,max
其中，pw,n表示w县域类型下第n个能源设备的容量，pw,n,max和pw,n,min分别表示w县域类型下第n个能源设备的最大容量和最小容量；
能源设备需满足的功率约束条件为：
pw,n,r,min≤pw,n,r≤pw,n,r,max
其中，pw,n,r表示w县域类型下第n个能源设备的运行功率，pw,n,r,max和pw,n,r,min分别表示w县域类型下第n个能源设备的最大运行功率和最小运行功率。
6.根据权利要求3所述的规划方法，其特征在于，能源设备需满足的电力系统潮流约束为：
-pw,hm,max≤pw,hm,t≤pw,hm,max
其中，pw,hm,t为w县域类型下电力支路hm在t时段的电功率；θw,h,t、θw,m,t分别为w县域类型下电力支路hm上节点h和节点m在t时段的相角；Xw,hm为w县域类型下电力支路hm的电抗；
表示w县域类型下注入节点h的能源设备的功率；Le,w,h,t表示w县域类型下节点h在t时段的负荷；pw,hm,max表示w县域类型下电力支路hm的最大电功率。
7.根据权利要求3所述的规划方法，其特征在于，能源设备需满足的天然气系统潮流约束为：
-fw,kl,max≤fw,kl,t≤fw,kl,max
其中，fw,kl,t为w县域类型下天然气管道kl在t时段的天然气流量；pp,w,k、pp,w,l分别为w县域类型下天然气管道kl上节点k和节点l处的压力；Dw为w县域类型下管道直径；Fw为w县域类型下的管道摩擦系数；Sw为w县域类型下的气体比重；Lw为管道长度；
表示w县域类型下注入节点k的能源设备的流量；Lg,w,k,t为节点k上t时段的天然气负荷；fw,kl,max为w县域类型下天然气管道kl的最大天然气流量；
能源设备需满足的热力系统潮流约束为：
AM＝Mq
Bhf＝0
hf＝KM|M|
Φ+∑pw,n,r＝CpMq(Ts-To)
(∑mout)Tout＝∑(minTin)
其中，A为网络关联矩阵；M为热网管道水流流量，Mq为流入负荷节点或流出热源节点的水流流量；B为回路关联矩阵；hf为由摩擦损失引起的管道压降，K为管道阻力系数；Φ为热负荷，Cp为水比热容，Ts为节点供水温度，To为节点回水温度；Tend为管道末端温度，Tstart为管道首端温度；λ为传热系数；L为管道长度；Ta为环境温度；min是流入节点的管道流量，mout是流出节点的管道流量，Tin是输入管道末端的温度，Tout是节点混合温度；∑pw,n,r表示w县域类型下热网节点上能源设备消耗的热量。
8.一种县域能源互联网规划系统，其特征在于，包括数据采集模块、规划模型建立模块、规划计算模块，其中：
所述规划模型建立模块用于建立县域能源互联网规划模型；县域能源互联网规划模型以县域能源互联网全生命周期成本最小化为目标；以及对县域类型进行划分，根据不同县域类型的能源特点和负荷数据，建立县域类型划分约束条件；并根据所述县域类型，建立能源设备工作约束条件；
所述数据采集模块用于采集待规划县域的能源特点及负荷数据；并确定待规划能源设备种类及数量；
所述规划计算模块用于根据待规划能源设备种类及数量，将采集的数据代入县域能源互联网规划模型中进行求解，得到待规划县域中能源设备的类型、容量及位置。
9.根据权利要求8所述的规划系统，其特征在于，所述规划模型建立模块中县域类型包括下述中的至少一种：工商业发达城区县、数字经济新兴城区县、工业旅游综合县、能源受入生态县、低碳转型海岛县。
10.根据权利要求9所述的规划系统，其特征在于，每个所述县域类型的能源特点包括下述中的至少一种：经济发展、能源生产侧、能源传输网络、能源需求侧、信息支撑基础条件、价值创造基础条件、多能耦合指标。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111625394.6A CN114444875A (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种县域能源互联网规划方法及规划系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111625394.6A CN114444875A (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种县域能源互联网规划方法及规划系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114444875A true CN114444875A (zh) | 2022-05-06 |
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ID=81365878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111625394.6A Pending CN114444875A (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种县域能源互联网规划方法及规划系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114444875A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117993129A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-05-07 | 无锡鑫坤通信工程有限公司 | 一种基于5g通信的通信管道规划协同分析方法及系统 |
-
2021
- 2021-12-28 CN CN202111625394.6A patent/CN114444875A/zh active Pending
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