CN114707776B - 一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统及方法，获取综合能源站中各用能终端的设备参数和运行参数，构建用能终端动态效率模型，对各用能终端的设备参数和运行参数进行分析、处理；基于各用能终端使用的能源种类，对所有用能参数按能源种类进行碳排放分析，计算综合能源站中各用能终端的碳排放量和碳排放强度，结合综合能源站的用能结构、碳排放分析结果以及用能终端动态效率模型，构建低碳用能优化模型，优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案。本发明具备全局优化调控，大幅度降低综合能源站碳排放水平，提高能效利用水平。
Description
技术领域
本发明涉及能源、计算机领域，尤其涉及一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统及方法。
背景技术
随着我国能源革命不断推进，进一步提出了碳达峰碳中和的战略背景，力求创造条件尽早实现能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变，加快形成减污降碳的激励约束机制，防止简单层层分解，对碳排放的准确量化、分析与核算是开展用能优化工作的重要基础。
我国专利申请号：CN202110473492，公开日：2021.07.09，公开了一种双层协同架构下考虑碳减排的综合能源服务商合作运行优化方法，包括：设置总碳排放限额和经济惩罚系数，并且分配给综合能源服务商；构建包含碳排放限额和惩罚系数的综合能源服务商合作优化模型；基于Nash议价理论构建合作博弈模型，并等效分解为效益最大化子问题和能源交易支付子问题；采用自适应ADMM算法按顺序求解效益最大化子问题和能源交易支付子问题，得到各个主体合作优化后的碳排放量和运行成本。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：目前针对综合能源站低碳用能优化的研究，在建模过程中多忽略能源设备的动态效率，即效率动态变化的能效特性，在进行优化调控时缺少统一的计量方式和全局调控能力，导致综合能源站难以提高碳排放水平和能效利用水平。
发明内容
本发明通过提供一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统及方法，解决了现有技术中存在的问题：目前针对综合能源站低碳用能优化的研究，在建模过程中多忽略能源设备的动态效率，即效率动态变化的能效特性，在进行优化调控时缺少统一的计量方式和全局调控能力，导致综合能源站难以降低碳排放水平并提高能效利用水平。实现了通过用能终端动态效率模型精确实时的反映综合能源站中各用能终端的设备运行状态，具备全局优化调控，大幅度降低综合能源站碳排放水平，提高能效利用水平。
本发明提供了一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统及方法具体包括以下技术方案：
一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统，包括以下部分：
各用能终端、总控中心；
所述总控中心，用于对采集的各用能终端的设备参数和运行参数进行分析、处理，制定碳排放双控标准，对所有用能参数按能源种类进行碳排放分析，优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案；
所述总控中心包括信息传输单元、用能管理单元、标准制定单元、碳排放分析单元和能源数据库；
所述用能管理单元用于对用能数据进行分析、处理和用能优化，所述用能管理单元包括动态效率模型子单元、低碳用能优化子单元和用能管理通信子单元；所述动态效率模型子单元用于构建用能终端动态效率模型，计算产能效率函数和能源消耗量，所述动态效率模型子单元将计算结果发送给所述低碳用能优化子单元和所述用能管理通信子单元；所述低碳用能优化子单元用于综合能源站的用能结构、碳排放分析结果以及用能终端动态效率模型，构建低碳用能优化模型，得到低碳用能优化模型的最优解，从而优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案；所述用能管理通信子单元用于对所述用能管理单元的数据进行通信传输，包括接收设备参数和运行参数，并发送给所述动态效率模型子单元，将所述动态效率模型子单元的计算结果发送给所述碳排放分析单元，所述接收碳排放分析单元的数据发送给所述低碳用能优化子单元，并将所有接收和发送的数据存入所述能源数据库；
所述碳排放分析单元，用于对碳排放总量和碳排放强度进行分析计算，所述碳排放分析单元包括碳排放总量分析子单元、碳排放强度分析子单元和碳排放通信子单元；所述碳排放总量分析子单元用于计算所述各用能终端的碳排放量，并将碳排放量发送给所述碳排放强度分析子单元和所述碳排放通信子单元；所述碳排放强度分析子单元根据碳排放量与碳排放总量限额的关系计算碳排放强度，并将碳排放强度发送给所述碳排放通信子单元；所述碳排放通信子单元用于接收所述信息传输单元发送的数据，接收后发送给所述碳排放总量分析子单元和所述碳排放强度分析子单元，然后将碳排放分析结果发送给所述用能管理单元，同时，还将所有接收和发送的数据存入所述能源数据库。
进一步，所述各用能终端包括：设备参数采集单元、运行参数采集单元、数据汇集单元、数据传输单元。
一种基于碳排放双控的低碳用能优化方法，包括以下步骤：
S1. 获取综合能源站中各用能终端的设备参数和运行参数，构建用能终端动态效率模型，对各用能终端的设备参数和运行参数进行分析、处理；
S2. 基于各用能终端使用的能源种类，对所有用能参数按能源种类进行碳排放分析，计算综合能源站中各用能终端的碳排放量和碳排放强度，结合综合能源站的用能结构、碳排放分析结果以及用能终端动态效率模型，构建低碳用能优化模型，优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案。
进一步，所述步骤S1包括：
总控中心对采集的各用能终端的设备参数和运行参数进行分析、处理，并构建用能终端动态效率模型。
进一步，所述步骤S2包括：
碳排放总量分析子单元根据能源消耗参数、产能效率参数和碳排放因子计算综合能源站中各用能终端的碳排放量。
进一步，所述步骤S2包括：
碳排放强度分析子单元根据碳排放量与碳排放总量限额的关系确定碳排放强度。
进一步，所述步骤S2包括：
低碳用能优化子单元结合综合能源站的用能结构、碳排放分析结果以及用能终端动态效率模型，构建低碳用能优化模型。
本发明至少具有如下技术效果或优点：
1、本发明所构建的用能终端动态效率模型可以精确实时的反映综合能源站中各用能终端的设备运行状态，由总控中心实时掌握各用能终端的详细情况并提供调控策略，满足全局优化调控的需求；
2、本发明所述的基于碳排放双控的低碳用能优化方法以节能减排为目的进行计量和优化，将用能终端的多种能源种类、各能源间的不同转化方式统一通过碳排放量和强度进行表达，通过以碳排放量最小和强度最小为优化目标进行优化调度，能够获得各用能终端设备的最优运行状态，可大幅度降低综合能源站碳排放水平，提高能效利用水平。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统结构图；
图2为本发明所述的一种基于碳排放双控的低碳用能优化方法流程图；
图3为本发明所述的用能管理单元和碳排放分析单元内部结构图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统及方法，解决了现有技术中的问题：目前针对综合能源站低碳用能优化的研究，在建模过程中多忽略能源设备的动态效率，即效率动态变化的能效特性，在进行优化调控时缺少统一的计量方式和全局调控能力，导致综合能源站难以提高碳排放水平和能效利用水平。
本申请实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
本发明所构建的用能终端动态效率模型可以精确实时的反映综合能源站中各用能终端的设备运行状态，由总控中心实时掌握各用能终端的详细情况并提供调控策略，满足全局优化调控的需求；本发明所述的基于碳排放双控的低碳用能优化方法以节能减排为目的进行计量和优化，将用能终端的多种能源种类、各能源间的不同转化方式统一通过碳排放量和强度进行表达，通过以碳排放量最小和强度最小为优化目标进行优化调度，能够获得各用能终端设备的最优运行状态，可大幅度降低综合能源站碳排放水平，提高能效利用水平。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
参照附图1，本发明所述的一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统包括以下部分：
各用能终端10、总控中心20；
所述各用能终端10包括设备参数采集单元101、运行参数采集单元102、数据汇集单元103、数据传输单元104。所述设备参数采集单元101用于采集用能终端的设备参数EP，包括零件的型号、尺寸等，由用户输入设备参数采集单元101中，设备参数采集单元101将采集的设备参数发送给数据汇集单元103；所述运行参数采集单元102用于采集用能终端的运行参数，包括能源消耗参数、产能参数、产能效率参数、碳排放因子和设备动态参数，运行参数采集单元102将采集的运行参数发送给数据汇集单元103；所述数据汇集单元103用于汇集设备参数和运行参数，并将汇集后的参数集发送给数据传输单元104；所述数据传输单元104用于将设备参数和运行参数发送给总控中心20；
所述总控中心20，用于对采集的各用能终端10的设备参数和运行参数进行分析、处理，制定碳排放双控标准，对所有用能参数按能源种类进行碳排放分析，优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案；
所述总控中心20包括信息传输单元201、用能管理单元202、标准制定单元203、碳排放分析单元204和能源数据库205；
所述信息传输单元201用于接收各用能终端10的设备参数和运行参数，将设备参数和运行参数发送给用能管理单元202和能源数据库205；
所述用能管理单元202用于对用能数据进行分析、处理和用能优化，用能管理单元202包括动态效率模型子单元2021、低碳用能优化子单元2022和用能管理通信子单元2023；所述动态效率模型子单元2021用于构建用能终端动态效率模型，计算产能效率函数和能源消耗量，动态效率模型子单元2021将计算结果发送给用能管理通信子单元2023；所述低碳用能优化子单元2022用于综合能源站的用能结构、碳排放分析结果以及用能终端动态效率模型，构建低碳用能优化模型，得到低碳用能优化模型的最优解，从而优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案；所述用能管理通信子单元2023用于对用能管理单元202的数据进行通信传输，包括接收设备参数和运行参数，并发送给动态效率模型子单元2021，将动态效率模型子单元2021的计算结果发送给碳排放分析单元204，接收碳排放分析单元204的数据发送给低碳用能优化子单元2022，并将所有接收和发送的数据存入能源数据库205；
所述标准制定单元203，用于制定碳排放双控标准，即碳排放总量和强度的限额，标准制定单元203将碳排放双控标准发送给碳排放分析单元204和能源数据库205；
所述碳排放分析单元204，用于对碳排放总量和碳排放强度进行分析计算，碳排放分析单元204包括碳排放总量分析子单元2041、碳排放强度分析子单元2042和碳排放通信子单元2043。所述碳排放总量分析子单元2041用于计算各用能终端10的碳排放量，并将碳排放量发送给碳排放强度分析子单元2042和碳排放通信子单元2043；所述碳排放强度分析子单元2042根据碳排放量与碳排放总量限额的关系计算碳排放强度，并将碳排放强度发送给碳排放通信子单元2043；所述碳排放通信子单元2043用于接收信息传输单元201发送的数据，接收后发送给碳排放总量分析子单元2041和碳排放强度分析子单元2042，然后将碳排放分析结果发送给用能管理单元202，同时，还将所有接收和发送的数据存入能源数据库205；
所述能源数据库205，用于存储采集的各用能终端10的设备参数和运行参数以及计算过程中产生的结果；
各用能终端10与总控中心20之间的传输采用有线或无线传输的方式，各用能终端10的各单元之间采用数据传输的方式，总控中心20的各单元之间采用数据传输的方式。
参照附图2，本发明所述一种基于碳排放双控的低碳用能优化方法包括以下步骤：
S1. 获取综合能源站中各用能终端的设备参数和运行参数，构建用能终端动态效率模型，对各用能终端的设备参数和运行参数进行分析、处理；
将每个综合能源站作为一个用能优化系统，综合能源站中的每个用能终端作为一个系统中的一个终端组件。每个用能优化系统的总控中心20管控整个系统中所有用能终端的碳排放双控标准，以碳减排为基础，达到用能优化的效果。所述碳排放双控标准是指碳排放总量和强度的限额。
S11.每个终端组件中的数据汇集单元103汇集设备参数采集单元101和运行参数采集单元102采集的数据，得到待优化的综合能源站中各用能终端10的设备参数EP和运行参数OP，所述综合能源站的能源包括风、光、电、气、热等多种能源中的至少两种。
所述综合能源站中各用能终端10的设备参数EP是指设备各零件的静态参数，包括零件的型号、尺寸等，由用户输入设备参数采集单元101中。
所述综合能源站中各用能终端10的运行参数OP包括：能源消耗参数
、产能参数
、产能效率参数
、碳排放因子
和设备动态参数。所述能源消耗参数是指用能终端在运行过程中消耗的原材料能源的类型、数量等相关参数；所述产能参数是指用能终端在运行过程中生成的目标能源的类型、数量等相关参数；所述产能效率参数是指用能终端在运行过程中消耗的原材料能源与生成的目标能源的数量之比；所述碳排放因子是指用能终端在运行过程中单位能源所产生的碳排放量；所述设备动态参数包括以下参数中的至少一项：设备额定功率值、设备运行维护参数、设备储能容量和设备最大能量转换功率。
本发明的综合能源站中的各用能终端10均安装有运行参数所需数据对应的获取装置，包括用能计量装置和碳排放检测装置，由运行参数采集单元102获取各装置的实时检测数据。
S12.总控中心20对采集的各用能终端10的设备参数和运行参数进行分析、处理，并构建用能终端动态效率模型。
所述总控中心20的动态效率模型子单元2021构建用能终端动态效率模型，具体如下：
其中，
表示用能终端的产能效率函数，
表示产能效率函数多项式的第n阶拟合因子，N表示产能效率函数多项式的最高阶次数，
表示用能终端输出的功率，
表示用能终端的额定功率值，
表示用能终端的能源消耗量，
表示能源性质参数。
所述步骤S1的有益效果为：本发明所构建的用能终端动态效率模型可以精确实时的反映综合能源站中各用能终端的设备运行状态，由总控中心实时掌握各用能终端的详细情况并提供调控策略，满足全局优化调控的需求。
S2. 基于各用能终端使用的能源种类，对所有用能参数按能源种类进行碳排放分析，计算综合能源站中各用能终端的碳排放量和碳排放强度，结合综合能源站的用能结构、碳排放分析结果以及用能终端动态效率模型，构建低碳用能优化模型，优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案。
S21.总控中心20的标准制定单元203设定当前时期的碳排放双控标准，即碳排放总量和强度的限额，所述碳排放双控标准可由用户输入。
基于各用能终端10使用的能源种类，对所有用能参数按能源种类进行碳排放分析。碳排放总量分析子单元2041根据能源消耗参数
、产能效率参数
和碳排放因子
计算综合能源站中各用能终端10的碳排放量
：
其中，
表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放量，
、
、
分别对应第i个用能终端对第j种能源的能源消耗参数、产能效率参数和碳排放因子，
表示能源的种类总数，
。
S22.碳排放强度分析子单元2042根据碳排放量与碳排放总量限额的关系确定碳排放强度，所述综合能源站中各用能终端10的碳排放强度
的计算公式为：
其中，
表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放强度，
表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的产能参数，
表示第i个用能终端的综合产能参数，
表示第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放强度因子，
表示对综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放量限额。
当用能终端的碳排放量大于碳排放量限额时，需要根据具体的产能参数和碳排放强度因子确定用能终端的碳排放强度。
S23.低碳用能优化子单元2022结合综合能源站的用能结构、碳排放分析结果以及用能终端动态效率模型，构建低碳用能优化模型，所述综合能源站的用能结构可根据实际情况自行设定。所述低碳用能优化模型对综合能源站进行碳减排评估分析，确定碳减排评估数据，然后和预先存储的优化调控策略形成用能优化调控指令。
所述低碳用能优化模型为：
对低碳用能优化模型构建功率平衡约束等式：产能功率-输出的能量生成功率=设备充能转换功率*设备充能功率-设备放能转换功率/设备放能功率，用能终端对不同能源的转换均可按上述约束等式进行约束。
利用现有的最优解求解方法对低碳用能优化模型进行计算，得到低碳用能优化模型的最优解，从而优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案。
所述步骤S2的有益效果为：本发明所述的基于碳排放双控的低碳用能优化方法以节能减排为目的进行计量和优化，将用能终端的多种能源种类、各能源间的不同转化方式统一通过碳排放量和强度进行表达，通过以碳排放量最小和强度最小为优化目标进行优化调度，能够获得各用能终端设备的最优运行状态，可大幅度降低综合能源站碳排放水平，提高能效利用水平。
综上所述，便完成了本发明所述的一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统及方法。
效果调研：
本发明的技术方案能够有效解决现有技术的问题：目前针对综合能源站低碳用能优化的研究，在建模过程中多忽略能源设备的动态效率，即效率动态变化的能效特性，在进行优化调控时缺少统一的计量方式和全局调控能力，导致综合能源站难以提高碳排放水平和能效利用水平。并且，上述系统或方法经过了一系列的效果调研，通过验证，最终能够通过用能终端动态效率模型精确实时的反映综合能源站中各用能终端的设备运行状态，具备全局优化调控，大幅度降低综合能源站碳排放水平，提高能效利用水平。
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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统，其特征在于，包括以下部分：
各用能终端、总控中心；
所述总控中心，用于对采集的各用能终端的设备参数和运行参数进行分析、处理，制定碳排放双控标准，对所有用能参数按能源种类进行碳排放分析，优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案；
所述总控中心包括信息传输单元、用能管理单元、标准制定单元、碳排放分析单元和能源数据库；
所述用能管理单元用于对用能数据进行分析、处理和用能优化，所述用能管理单元包括动态效率模型子单元、低碳用能优化子单元和用能管理通信子单元；所述动态效率模型子单元用于构建用能终端动态效率模型，计算产能效率函数和能源消耗量，所述动态效率模型子单元将计算结果发送给所述低碳用能优化子单元和所述用能管理通信子单元；所述低碳用能优化子单元用于综合能源站的用能结构、碳排放分析结果以及用能终端动态效率模型，构建低碳用能优化模型，得到低碳用能优化模型的最优解，从而优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案；所述用能管理通信子单元用于对所述用能管理单元的数据进行通信传输，包括接收设备参数和运行参数，并发送给所述动态效率模型子单元，将所述动态效率模型子单元的计算结果发送给所述碳排放分析单元，接收所述碳排放分析单元的数据发送给所述低碳用能优化子单元，并将所有接收和发送的数据存入所述能源数据库；
所述碳排放分析单元，用于对碳排放总量和碳排放强度进行分析计算，所述碳排放分析单元包括碳排放总量分析子单元、碳排放强度分析子单元和碳排放通信子单元；所述碳排放总量分析子单元用于计算所述各用能终端的碳排放量，并将碳排放量发送给所述碳排放强度分析子单元和所述碳排放通信子单元；所述碳排放强度分析子单元根据碳排放量与碳排放总量限额的关系计算碳排放强度，并将碳排放强度发送给所述碳排放通信子单元；所述碳排放通信子单元用于接收所述信息传输单元发送的数据，接收后发送给所述碳排放总量分析子单元和所述碳排放强度分析子单元，然后将碳排放分析结果发送给所述用能管理单元，同时，还将所有接收和发送的数据存入所述能源数据库；
所述动态效率模型子单元构建所述用能终端动态效率模型具体如下：
其中，
表示用能终端的产能效率函数，
表示产能效率函数多项式的第n阶拟合因子，N表示产能效率函数多项式的最高阶次数，
表示用能终端输出的功率，
表示用能终端的额定功率值，
表示用能终端的能源消耗量，
表示能源性质参数；
所述碳排放总量分析子单元根据能源消耗参数
、产能效率参数
和碳排放因子
计算综合能源站中各用能终端的碳排放量
：
其中，
表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放量，
、
、
分别对应第i个用能终端对第j种能源的能源消耗参数、产能效率参数和碳排放因子，
表示能源的种类总数，
；
所述碳排放强度分析子单元根据碳排放量与碳排放总量限额的关系确定碳排放强度，所述综合能源站中各用能终端的碳排放强度
的计算公式为：
其中，
表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放强度，
表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的产能参数，
表示第i个用能终端的综合产能参数，
表示第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放强度因子，
表示对综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放量限额；
所述低碳用能优化模型为：
对低碳用能优化模型构建功率平衡约束等式：产能功率-输出的能量生成功率=设备充能转换功率*设备充能功率-设备放能转换功率/设备放能功率，用能终端对不同能源的转换均可按上述约束等式进行约束。
2.如权利要求1所述的一种基于碳排放双控的低碳用能优化系统，其特征在于，所述各用能终端包括：设备参数采集单元、运行参数采集单元、数据汇集单元、数据传输单元。
3.一种基于碳排放双控的低碳用能优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 获取综合能源站中各用能终端的设备参数和运行参数，构建用能终端动态效率模型，对各用能终端的设备参数和运行参数进行分析、处理；
总控中心的动态效率模型子单元构建用能终端动态效率模型，具体如下：
其中，
表示用能终端的产能效率函数，
表示产能效率函数多项式的第n阶拟合因子，N表示产能效率函数多项式的最高阶次数，
表示用能终端输出的功率，
表示用能终端的额定功率值，
表示用能终端的能源消耗量，
表示能源性质参数；
S2. 基于各用能终端使用的能源种类，对所有用能参数按能源种类进行碳排放分析，计算综合能源站中各用能终端的碳排放量和碳排放强度，结合综合能源站的用能结构、碳排放分析结果以及用能终端动态效率模型，构建低碳用能优化模型，优化碳排放量和强度，得出优化目标的各用能设备的具体用能功率，形成最优低碳用能优化方案；
碳排放总量分析子单元根据能源消耗参数
、产能效率参数
和碳排放因子
计算综合能源站中各用能终端的碳排放量
：
其中，
表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放量，
、
、
分别对应第i个用能终端对第j种能源的能源消耗参数、产能效率参数和碳排放因子，
表示能源的种类总数，
；
碳排放强度分析子单元根据碳排放量与碳排放总量限额的关系确定碳排放强度，所述综合能源站中各用能终端的碳排放强度
的计算公式为：
其中，
表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放强度，
表示综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的产能参数，
表示第i个用能终端的综合产能参数，
表示第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放强度因子，
表示对综合能源站中第i个用能终端消耗第j种能源的碳排放量限额；
所述低碳用能优化模型为：
对低碳用能优化模型构建功率平衡约束等式：产能功率-输出的能量生成功率=设备充能转换功率*设备充能功率-设备放能转换功率/设备放能功率，用能终端对不同能源的转换均可按上述约束等式进行约束。
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| CN115169998B (zh) * | 2022-09-06 | 2023-01-17 | 深圳市信润富联数字科技有限公司 | 人均碳排放分析方法、装置、设备及存储介质 |
| CN116562412B (zh) * | 2022-11-16 | 2024-02-20 | 广州市净水有限公司 | 一种污水生物处理低碳运行优化方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3515019A1 (en) * | 2018-01-18 | 2019-07-24 | Goldcard Smart Group Co., Ltd. | User-oriented energy utilization integrated management system |
| CN113435054A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-09-24 | 天津水泥工业设计研究院有限公司 | 一种基于数字孪生模型的碳排放评估方法及系统 |
| CN113610311A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-05 | 南京师范大学 | 双层协同架构下考虑碳减排的综合能源服务商合作运行优化方法 |
| CN113642936A (zh) * | 2021-10-13 | 2021-11-12 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种需求侧碳流边缘分析方法、终端与系统 |
| CN114492997A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 | 一种多站融合综合能源站碳流态势感知与低碳运行方法 |
| CN114596154A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-06-07 | 上海祺鲲信息科技有限公司 | 一种碳排放核证方法及系统 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9159108B2 (en) * | 2009-10-23 | 2015-10-13 | Viridity Energy, Inc. | Facilitating revenue generation from wholesale electricity markets |
| CN104747375B (zh) * | 2013-12-30 | 2019-09-27 | 上海稳得新能源科技有限公司 | 改进的特大型垂直轴风力涡轮发电机系统 |
| CN107784382A (zh) * | 2016-08-31 | 2018-03-09 | 北京南瑞电研华源电力技术有限公司 | 基于能源路由器的用户侧能源互联网规划方法 |
| CN106251095B (zh) * | 2016-09-06 | 2020-04-17 | 清华大学 | 一种电力系统碳排放实时计量的方法及碳表系统 |
| CN108615192B (zh) * | 2017-08-18 | 2019-11-15 | 赫普科技发展（北京）有限公司 | 一种基于区块链的碳交易系统 |
| CN113095791B (zh) * | 2021-04-29 | 2024-02-27 | 长沙理工大学 | 一种综合能源系统运行方法及系统 |
| CN113592200B (zh) * | 2021-08-30 | 2023-08-22 | 东北大学 | 一种含水源热泵的区域综合能源系统低碳优化运行方法 |
| CN114050571B (zh) * | 2021-11-22 | 2024-04-09 | 沈阳工业大学 | 一种考虑碳流的综合能源系统能量枢纽管控方法 |
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-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3515019A1 (en) * | 2018-01-18 | 2019-07-24 | Goldcard Smart Group Co., Ltd. | User-oriented energy utilization integrated management system |
| CN113435054A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-09-24 | 天津水泥工业设计研究院有限公司 | 一种基于数字孪生模型的碳排放评估方法及系统 |
| CN113610311A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-05 | 南京师范大学 | 双层协同架构下考虑碳减排的综合能源服务商合作运行优化方法 |
| CN113642936A (zh) * | 2021-10-13 | 2021-11-12 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种需求侧碳流边缘分析方法、终端与系统 |
| CN114596154A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-06-07 | 上海祺鲲信息科技有限公司 | 一种碳排放核证方法及系统 |
| CN114492997A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 | 一种多站融合综合能源站碳流态势感知与低碳运行方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 多元复合储能系统配置和智慧能源网集成技术;吴凯等;《上海建材》;20170615(第03期);全文 * |
| 计及碳交易成本的多能源站综合能源系统规划;白宏坤等;《电力科学与技术学报》;20190328(第01期);全文 * |
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