农业园区能源互联网分布式能源规划方法及装置

本申请涉及电力系统，特别涉及一种农业园区能源互联网分布式能源规划方法及装置。

背景技术：

1、在能源结构转型的新形势下，风电、光伏、生物质能等可再生能源与现在农业的交叉融合日益凸显，设施农业和能源系统创新协同随之发展，农业和能源的关系更加紧密。

2、相关技术中，对能源互联网能源系统规划的研究多集中于工业能源互联网，如工业能源互联网分布式能源规划技术等。

3、然而，相关技术中，因农业能源互联网与工业能源互联网的季节性特征与碳排放等运行特性存在显著差异，且工业园区能源互联网分布式能源规划未能考虑农业负荷的独特性，故难以将工业园区能源互联网分布式能源规划直接应用于农业园区能源互联网，无法实现成熟通用的农业园区分布式能源规划模型与标准，亟待解决。

技术实现思路

1、本申请提供一种农业园区能源互联网分布式能源规划方法及装置，以解决相关技术中，因农业能源互联网与工业能源互联网的季节性特征与碳排放等运行特性存在显著差异，且工业园区能源互联网分布式能源规划未能考虑农业负荷的独特性，故难以将工业园区能源互联网分布式能源规划直接应用于农业园区能源互联网，无法实现成熟通用的农业园区分布式能源规划模型与标准等问题。

2、本申请第一方面实施例提供一种农业园区能源互联网分布式能源规划方法，包括以下步骤：建立农业园区设施农业温室负荷模型，其中，所述农业园区设施农业温室负荷模型包括温室补光负荷模型、温室热负荷模型、温室灌溉负荷模型和温室碳中和模型中的至少一个；建立设施农业安全的安全指标体系，其中，所述安全指标体系的指标包括光合有效辐射日总量、日积温和作物冠层干物质日累积量中的至少一项；基于所述农业园区设施农业温室负荷模型和所述安全指标体系，建立农业园区能源互联网双层多场景分布式能源规划模型。

3、可选地，在本申请的一个实施例中，所述温室补光负荷模型用于在夜晚按预设补光数值对应的作物光合有效辐射补光；在白天且自然光照达不到所述有效辐射时，使用补光灯将作物光合有效辐射提高到所述有效辐射；当自然光照产生的光合有效辐射达到所述有效辐射时，补光灯不开启。

4、可选地，在本申请的一个实施例中，所述温室热负荷模型的温室内的热负荷包括考虑温室的围护结构传热热损失、温室地面传热热损失、温室室内外空气交换热损失、温室内部的太阳辐射热量和温室补光灯的辐射热量。

5、可选地，在本申请的一个实施例中，所述温室灌溉负荷模型的输入变量是温室室内设定的温度、温室外界的太阳辐射强度、温室内补光灯单位面积的补光灯功率以及温室内的温度，且输出变量为温室内实时灌溉所消耗的电功率。

6、可选地，在本申请的一个实施例中，所述温室碳中和模型用于将沼气发电机和燃气锅炉产生的二氧化碳提供到设施农业温室，以供植物光合作用使用。

7、可选地，在本申请的一个实施例中，所述农业园区能源互联网双层多场景分布式能源规划模型的目标函数为能源系统年化建设投资成本、年维护成本、年运行成本、温室碳减排收益的总和最小，且约束条件包括电力流和热力流功率平衡约束、储能充放电约束、能源系统设备约束、能源转换设备爬坡率约束、设施农业温室补光负荷需求响应约束、外购电联络线功率约束、光合有效辐射日总量约束、温室光照强度约束、日积温约束、温室温度约束、冠层干物质累积约束。

8、本申请第二方面实施例提供一种农业园区能源互联网分布式能源规划装置，包括：第一建模模块，用于建立农业园区设施农业温室负荷模型，其中，所述农业园区设施农业温室负荷模型包括温室补光负荷模型、温室热负荷模型、温室灌溉负荷模型和温室碳中和模型中的至少一个；第二建模模块，用于建立设施农业安全的安全指标体系，其中，所述安全指标体系的指标包括光合有效辐射日总量、日积温和作物冠层干物质日累积量中的至少一项；第三建模模块，用于基于所述农业园区设施农业温室负荷模型和所述安全指标体系，建立农业园区能源互联网双层多场景分布式能源规划模型。

9、可选地，在本申请的一个实施例中，所述温室补光负荷模型用于在夜晚按预设补光数值对应的作物光合有效辐射补光；在白天且自然光照达不到所述有效辐射时，使用补光灯将作物光合有效辐射提高到所述有效辐射；当自然光照产生的光合有效辐射达到所述有效辐射时，补光灯不开启。

10、可选地，在本申请的一个实施例中，所述温室热负荷模型的温室内的热负荷包括考虑温室的围护结构传热热损失、温室地面传热热损失、温室室内外空气交换热损失、温室内部的太阳辐射热量和温室补光灯的辐射热量。

11、可选地，在本申请的一个实施例中，所述温室灌溉负荷模型的输入变量是温室室内设定的温度、温室外界的太阳辐射强度、温室内补光灯单位面积的补光灯功率以及温室内的温度，且输出变量为温室内实时灌溉所消耗的电功率。

12、可选地，在本申请的一个实施例中，所述温室碳中和模型用于将沼气发电机和燃气锅炉产生的二氧化碳提供到设施农业温室，以供植物光合作用使用。

13、可选地，在本申请的一个实施例中，所述农业园区能源互联网双层多场景分布式能源规划模型的目标函数为能源系统年化建设投资成本、年维护成本、年运行成本、温室碳减排收益的总和最小，且约束条件包括电力流和热力流功率平衡约束、储能充放电约束、能源系统设备约束、能源转换设备爬坡率约束、设施农业温室补光负荷需求响应约束、外购电联络线功率约束、光合有效辐射日总量约束、温室光照强度约束、日积温约束、温室温度约束、冠层干物质累积约束。

14、本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的农业园区能源互联网分布式能源规划方法。

15、本申请第四方面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计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的农业园区能源互联网分布式能源规划方法。

16、本申请实施例可以通过建立农业园区设施农业温室负荷模型与设施农业安全的安全指标体系，获取农业、能源与环境协同的农业园区能源互联网分布式能源规划模型，从而保障农业生产用能、能源系统安全经济运行以及农作物丰产，有效论证了设施农业温室补光负荷与碳吸收之间的关系，降低了农业园区能源系统规划的年化成本，更加实用可靠。由此，解决了相关技术中，因农业能源互联网与工业能源互联网的季节性特征与碳排放等运行特性存在显著差异，且工业园区能源互联网分布式能源规划未能考虑农业负荷的独特性，故难以将工业园区能源互联网分布式能源规划直接应用于农业园区能源互联网，无法实现成熟通用的农业园区分布式能源规划模型与标准等问题。。

17、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种农业园区能源互联网分布式能源规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温室补光负荷模型用于在夜晚按预设补光数值对应的作物光合有效辐射补光；在白天且自然光照达不到所述有效辐射时，使用补光灯将作物光合有效辐射提高到所述有效辐射；当自然光照产生的光合有效辐射达到所述有效辐射时，补光灯不开启。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温室热负荷模型的温室内的热负荷包括考虑温室的围护结构传热热损失、温室地面传热热损失、温室室内外空气交换热损失、温室内部的太阳辐射热量和温室补光灯的辐射热量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温室灌溉负荷模型的输入变量是温室室内设定的温度、温室外界的太阳辐射强度、温室内补光灯单位面积的补光灯功率以及温室内的温度，且输出变量为温室内实时灌溉所消耗的电功率。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温室碳中和模型用于将沼气发电机和燃气锅炉产生的二氧化碳提供到设施农业温室，以供植物光合作用使用。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述农业园区能源互联网双层多场景分布式能源规划模型的目标函数为能源系统年化建设投资成本、年维护成本、年运行成本、温室碳减排收益的总和最小，且约束条件包括电力流和热力流功率平衡约束、储能充放电约束、能源系统设备约束、能源转换设备爬坡率约束、设施农业温室补光负荷需求响应约束、外购电联络线功率约束、光合有效辐射日总量约束、温室光照强度约束、日积温约束、温室温度约束、冠层干物质累积约束。

7.一种农业园区能源互联网分布式能源规划装置，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述温室补光负荷模型用于在夜晚按预设补光数值对应的作物光合有效辐射补光；在白天且自然光照达不到所述有效辐射时，使用补光灯将作物光合有效辐射提高到所述有效辐射；当自然光照产生的光合有效辐射达到所述有效辐射时，补光灯不开启。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-6任一项所述的农业园区能源互联网分布式能源规划方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-6任一项所述的农业园区能源互联网分布式能源规划方法。

技术总结
本申请涉及电力系统技术领域，特别涉及一种农业园区能源互联网分布式能源规划方法及装置，其中，方法包括：建立农业园区设施农业温室负荷模型，进而建立设施农业安全的安全指标体系，以基于农业园区设施农业温室负荷模型和安全指标体系，建立农业园区能源互联网双层多场景分布式能源规划模型。本申请实施例可以通过建立农业园区设施农业温室负荷模型与设施农业安全的安全指标体系，获取农业、能源与环境协同的农业园区能源互联网分布式能源规划模型，从而保障农业生产用能、能源系统安全经济运行以及农作物丰产，有效论证了设施农业温室补光负荷与碳吸收之间的关系，降低了农业园区能源系统规划的年化成本，更加实用可靠。

技术研发人员：付学谦,魏中辉
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15