一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法及装置与流程

本发明属于能源领域，特别涉及综合能源系统的地源热泵优化配置方法、装置、电子设备以及存储介质。

背景技术：

1、构建以新能源为主体的清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动的区域综合能源系统，是推动能源清洁低碳转型、助力“碳达峰，碳中和”的迫切需要。当前社会正处于能源结构转型的关键阶段，仍然存在着对化石能源依存度高，能源供给结构性矛盾的问题；为保障能源安全，必须提升新能源消纳能力，持续提高终端电气化水平，加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。

2、地源热泵技术是综合能源系统、可再生能源高占比能源系统的关键支撑技术，可以通过协调电源、热源出力进一步提高新能源机组的上网空间，并有效消纳弃风弃光，同时其与传统锅炉相比，可以显著降低一次能源的消耗，进而显著降低碳排放，将成为实现碳中和目标的有效技术路线。

3、那么，如何有效解决综合能源系统中新能源消纳不足、地源热泵设备缺乏合理配置及系统能效较低等问题，是当今需要解决的重要问题。

4、针对上述问题，本发明提出了一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法及装置。

技术实现思路

1、为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法及装置；通过本发明提出的面向新能源消纳的一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法，能够实现综合用能分析及地源热泵优化配置，有效开展能效分析，确定综合能源系统地源热泵配置方案，能够提升综合能源系统的综合能源能效并降低成本，对构建新型电力系统提供有力的技术支撑。

2、本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：

3、第一方面，本发明实施例提供一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法，包括：

4、基于综合能源系统的不同能源构成，结合再生能源的不确定性，建立综合能源系统的数学模型，其中，所述数学模型是一个多目标多约束优化模型；

5、建立地源热泵模型，所述地源热泵模型包括温度影响因子，基于所述地源热泵模型对地源热泵进行温度影响分析；

6、基于综合能源系统的数学模型和所述地源热泵模型确定所述综合能源系统的地源热泵优化配置方案，利用所述地源热泵优化配置方案对所述地源热泵进行优化配置，以提高所述综合能源系统的综合能源利用率，其中所述地源热泵优化配置方案包括：双层优化模型。

7、进一步地，所述双层优化模型是一个具有二阶递阶结构的系统优化模型，每一层的优化模型均包括属于自己的目标函数、决策变量和约束条件。

8、进一步地，所述双层优化模型由规划层模型和运行层模型组成；其中，

9、所述规划层模型：按照给定的系统运行优化目标，根据系统参数、灵活性资源经济参数以及所述运行层模型输出的优化调度结果，确定最优资源组合和资源容量；

10、所述运行层模型：按照给定的所述系统运行优化目标，根据所述规划层模型给出的优化配置方案，确定所述系统的运行调度策略，输出所述系统的优化调度结果，并将所述系统的运行优化目标值传递给所述规划层模型。

11、进一步地，所述规划层模型以所述地源热泵的投资成本cinv最低为目标函数，目标函数minc计算公式如下：

12、minc＝cinv，

13、

14、

15、

16、其中：分别为所述地源热泵和储能设备的单位容量安装成本；ehp,ehs分别为所述地源热泵和所述储能设备的容量；rhp,rhs分别为所述地源热泵和所述储能设备的投资回收系数；rhp,rhs分别为所述地源热泵和所述储能设备的贴现率；nhp,nhs分别为所述地源热泵和所述储能设备的使用寿命。

17、进一步地，所述规划层模型的约束条件如下式所示：

18、

19、

20、其中，,ehp分别为所述地源热泵的安装容量上限和下限，,ehs分别为所述储能设备的安装容量上限和下限。

21、进一步地，所述运行层模型以运行成本最低为目标函数，目标函数mincope公式如下所示：

22、mincope＝cchp+cwind，

23、

24、

25、其中，cchp为燃料成本；cwind为弃风单位惩罚成本；n表示热电联产机组数；t表示总时段数；表示第i台热电联产机组t时刻的煤耗量；ccoal为燃料煤价格；pwind,t为t时刻风电机组的弃风量，其等于风电预测出力减去风电实际出力。

26、进一步地，所述运行层模型的约束条件包括等式约束和不等式约束，其中所述等式约束满足下面公式：

27、pwt,t+pchp,t＝pld,t+php,t+peb,t，

28、

29、其中，pwt,t为t时刻的风电出力；pchp,t为t时刻热电联产机组的电出力；pld,t为t时刻的电负荷；php,t为t时刻所述地源热泵的电出力；peb,t为t时刻电锅炉的电出力；

30、qchp,t为t时刻所述热电联产机组的热出力；qhp,t为t时刻所述地源热泵的热出力；qeb,t为t时刻所述电锅炉的热出力；qld,t为t时刻的热负荷；为t时刻储热罐的吸热功率。

31、第二方面，本发明实施例提供一种综合能源系统的地源热泵优化配置装置，所述装置包括：

32、第一确定模块，用于基于综合能源系统的不同能源构成，结合再生能源的不确定性，建立综合能源系统的数学模型，其中，所述数学模型是一个多目标多约束优化模型；

33、第二确定模块，用于建立地源热泵模型，所述地源热泵模型包括温度影响因子，基于所述地源热泵模型对地源热泵进行温度影响分析；

34、第三确定模块，用于基于综合能源系统的数学模型和所述地源热泵模型确定所述综合能源系统的地源热泵优化配置方案，利用所述地源热泵优化配置方案对所述地源热泵进行优化配置，以提高所述综合能源系统的综合能源利用率，其中所述地源热泵优化配置方案包括：双层优化模型。

35、第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器，收发机，处理器；存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行上述任一项所述的一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法。

36、第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使计算机执行上述任一项所述的一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法。

37、通过本发明实施例提供的综合能源系统的地源热泵优化配置方法，实现了面对综合用能分析及地源热泵优化配置，有效开展能效分析，确定综合能源系统地源热泵配置方案，提升综合能源系统的综合能源能效并降低综合能源系统的成本，对构建新型电力系统提供有力的技术支撑的技术效果。

技术特征：

1.一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法，其特征在于，所述双层优化模型是一个具有二阶递阶结构的系统优化模型，每一层的优化模型均包括属于自己的目标函数、决策变量和约束条件。

3.如权利要求2所述的一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法，其特征在于，所述双层优化模型由规划层模型和运行层模型组成；其中，

4.如权利要求3所述的一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法，其特征在于，所述规划层模型以所述地源热泵的投资成本cinv最低为目标函数，目标函数minc计算公式如下：

5.如权利要求4所述的一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法，其特征在于，所述规划层模型的约束条件如下式所示：

6.如权利要求3所述的一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法，其特征在于，所述运行层模型以运行成本最低为目标函数，目标函数mincope计算公式如下所示：

7.如权利要求3所述的一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法，其特征在于，所述运行层模型的约束条件包括等式约束和不等式约束，其中所述等式约束满足下面公式：

8.一种综合能源系统的地源热泵优化配置装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器，收发机，处理器；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使计算机执行权利要求1至7中的任一项所述的一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法。

技术总结
本发明公开了一种综合能源系统的地源热泵优化配置方法及装置，基于综合能源系统的不同能源构成，结合再生能源的不确定性，建立综合能源系统的数学模型，建立地源热泵模型，地源热泵模型包括温度影响因子，基于地源热泵模型对地源热泵进行温度影响分析；基于综合能源系统的数学模型和地源热泵模型确定所述综合能源系统的地源热泵优化配置方案，利用地源热泵优化配置方案对地源热泵进行优化配置，以提高所述综合能源系统的综合能源利用率，其中地源热泵优化配置方案包括：双层优化模型；本申请能够提升所述综合能源系统的综合能源能效并降低成本，对构建新型电力系统提供有力的技术支撑。

技术研发人员：刘国斌,靳双源,李云飞,凌德祥,姜浩,黄拓,赵严,关晓林,张鑫,胡亚青,赵传宗,张磊,刘鑫,边龙,董品,张茗洋,董军,陈辉,于金涛,朱强,赵孟臣,杨石,马川,倪国立
受保护的技术使用者：国网辽宁省电力有限公司抚顺供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12