一种基于园区负荷动态模拟多能互补的优化方法及系统与流程

1.本发明涉能源配置技术领域，具体涉及一种基于园区负荷动态模拟多能互补的优化方法及系统。


背景技术：

2.现有园区建筑冷、热、电等多种能源规划，均为经验丰富的设计人员结合国家设计规范、地方规范、历史项目经验，估算新建项目冷、热、电、生活热水负荷，且多采用常规供能方式，如市政供暖、燃气锅炉、冷水机等作为主要供能设备。多数情况下，设计负荷指标、供能设备装机规模估算值均较大，此种配置方式虽能满足建筑能源需求，但存在前期投资大、运行费用高、后期供能设备闲置量多、单设备无法最佳工况运行等多种实际情况出现。
3.传统的设计方式无法满足目前综合高效利用的供能需求，无法解决环境保护的问题，做好能源规划是解决此问题的重要基础工作，在区域能源规划时，存在用能目标和资源条件在时间、空间和形态方面的不一致问题，需要根据用能情况和资源条件，采用多种能源相互补充的方式减缓能源供需矛盾。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于园区负荷动态模拟多能互补的优化方法及系统。
5.第一方面，一种基于园区负荷动态模拟多能互补的优化方法，包括以下步骤：
6.获取项目的基础数据，调用与所述基础数据特性一致的数据库，利用算法模型进行对比计算，获取项目的综合数据；
7.基于所述综合数据输出多种对比方案，将多种所述对比方案发送给用户，进行项目的综合能源配置优化。
8.优选地，所述基础数据包括项目所在地、每栋建筑功能、不同功能区域建筑面积、全年供冷时间、全年供热时间、全年供生活热水时间、全年供蒸汽时间、不同能源的结算价格、建筑末端供能方式。
9.优选地，所述数据库包括各地区不同功能建筑负荷指标库a、各地区不同功能建筑不同负荷8760h逐时系数库b、各地区不同功能建筑能耗对标数据库c、各地区不同能源价格库d、各供能设备产品数据库e。
10.优选地，所述项目的综合数据包括项目总负荷、全年8760h逐时负荷、能耗数据、能耗成本、能耗收入、项目全生命周期经济。
11.优选地，获取项目的基础数据，调用与所述基础数据特性一致的数据库，利用算法模型进行对比计算，获取项目的综合数据的方法包括以下步骤：
12.获取基础数据中不同功能建筑面积，调用各地区不同功能建筑指标库，利用总负荷算法模型进行计算，获取项目的总负荷；
13.基于所述总负荷，调取各地区不同功能建筑不同负荷8760h逐时系数库b，利用逐
时算法模型进行计算，获取项目的全年8760h逐时负荷；
14.基于所述总负荷，调取各供能设备产品数据库e，利用不同产品的组合模型进行对比计算，获取项目的能耗数据；
15.基于所述能耗数据，调取各地区不同能源价格库d，利用能耗算法模型进行对比计算，获取项目的能耗成本以及收入。
16.优选地，基于所述总负荷，调取各供能设备产品数据库e，利用不同产品的组合模型进行对比计算，获取项目的能耗数据的方法包括以下步骤：
17.获取项目的总负荷；
18.确定项目中各个供能设备的组合模式以及组合模式中的每个供能设备的比例；
19.调取各供能设备产品数据库e中各个供能设备对应的标准效率；
20.利用确定的组合模式所对应的组合模型计算项目的能耗数据，其中，所述能耗数据包括耗电量、耗气量以及耗水量。
21.优选地，所述多种对比方案包括供能规模对比方案、总投资对比方案、运行成本对比方案、运行策略对比方案、经济性分析对比方案以及推荐方案，所述推荐方案为投资与收益最优的方案。
22.第二方面，一种基于园区负荷动态模拟多能互补的优化系统，包括：
23.获取模块：用于获取项目的基础数据
24.运算模型库模块：用于调用与所述基础数据特性一致的数据库，利用算法模型进行对比计算，获取项目的综合数据；
25.输出模块，用于根据所述综合数据输出多种对比方案，将多种所述对比方案发送给用户，进行项目的综合能源配置优化。
26.优选地，所述基础数据包括项目所在地、每栋建筑功能、不同功能区域建筑面积、全年供冷时间、全年供热时间、全年供生活热水时间、全年供蒸汽时间、不同能源的结算价格、建筑末端供能方式。
27.优选地，所述数据库包括各地区不同功能建筑负荷指标库a、各地区不同功能建筑不同负荷8760h逐时系数库b、各地区不同功能建筑能耗对标数据库c、各地区不同能源价格库d、各供能设备产品数据库e.
28.优选地，所述项目的综合数据包括项目总负荷、全年8760h逐时负荷、能耗数据、能耗成本、能耗收入、项目全生命周期经济。
29.本发明的有益效果体现在于：本发明根据新建项目所在地域、建筑功能、供能时间、用能特点、能源购入与售出价格等特性，通过多情景负荷波动下，不同供能设备的组合模式，构建多情景下的负荷波动，因而实现运营成本与设备利用效率的最佳匹配，在运营成本最优、能源高效利用的前提下，提高项目经济性，增强社会效益，同时为设计人员针对多能互补项目提供兼备庞大运行数据源基础上的优化算法，使运算数据更贴近于项目投产后的真实运行情况，指导设计人员采用更科学的方法进行设计。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件
或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
31.图1为本发明一种基于园区负荷动态模拟多能互补的优化方法的流程图；
32.图2为一种基于园区负荷动态模拟多能互补的优化系统的系统框图。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
34.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
35.实施例1
36.参考图1，本发明实施例所提供的一种基于园区负荷动态模拟多能互补的优化方法，包括以下步骤：
37.s1:获取项目的基础数据，调用与所述基础数据特性一致的数据库，利用算法模型进行对比计算，获取项目的综合数据,执行步骤s2；
38.需要说明的是，所述基础数据包括项目所在地、每栋建筑功能、不同功能区域建筑面积、全年供冷时间、全年供热时间、全年供生活热水时间、全年供蒸汽时间、不同能源的结算价格、建筑末端供能方式。
39.具体的，所述数据库包括：
40.各地区不同功能建筑负荷指标库a(热负荷指标库a1、冷负荷指标库a2、电负荷指标库a3、生活热水负荷指标库a4、蒸汽负荷指标库a5)；
41.各地区不同功能建筑不同负荷8760h逐时系数库b(热负荷逐时系数库b1、冷负荷逐时系数库b2、电负荷逐时系数库b3、生活热水负荷逐时系数库b4、蒸汽负荷逐时系数库b5)；
42.各地区不同功能建筑能耗对标数据库c(供热能耗对标数据库c1、供冷能耗对标数据库c2、供电能耗对标数据库c3、供生活热水耗对标数据数库c4、供蒸汽耗对标数据库c5)；
43.各地区不同能源价格库d(电价数据库d1、自来水价格数据库d2、天然气价格数据库d3、采暖价格数据库d4、供冷价格数据库d5、供生活热水价格数据库d6、供蒸汽价格数据库d7)；
44.各供能设备产品数据库e(光伏产品参数及价格库e1、储能产品参数及价格库e2、地源热泵产品参数及价格库e3、冷水机产品参数及价格库e4、空气源热泵产品参数及价格库e5、直燃机产品参数及价格库e6、燃气锅炉产品参数及价格库e7、电锅炉产品参数及价格库e8、蓄冷/蓄热产品参数及价格库e9、冷却塔产品参数及价格库e10、水泵产品参数及价格库e11、定压罐等附属设备产品参数及价格库e12)。
45.本发明所提供的数据库为园区综合能源的优化配置提供了强大的数据支撑。
46.需要说明的是，所述项目的综合数据包括项目总负荷、全年8760h逐时负荷、能耗数据、能耗成本、能耗收入、项目全生命周期经济。
47.需要说明的是，获取项目的基础数据，调用与所述基础数据特性一致的数据库，利用算法模型进行对比计算，获取项目的综合数据的方法包括以下步骤：
48.获取基础数据中不同功能建筑面积，调用各地区不同功能建筑指标库，利用总负荷算法模型进行对比计算，获取项目的总负荷；
49.基于所述总负荷，调取各地区不同功能建筑不同负荷8760h逐时系数库b，利用逐时算法模型进行对比计算，获取项目的全年8760h逐时负荷；
50.基于所述总负荷，调取各供能设备产品数据库e，利用不同产品的组合模型进行对比计算，获取项目的能耗数据；
51.基于所述能耗数据，调取各地区不同能源价格库d，利用能耗算法模型进行对比计算，获取项目的能耗成本以及收入。
52.需要说明的是，基于所述总负荷，调取各供能设备产品数据库e，利用不同产品的组合模型进行对比计算，获取项目的能耗数据的方法包括以下步骤：
53.获取项目的总负荷；
54.确定项目中各个供能设备的组合模式以及组合模式中的每个供能设备的比例；
55.调取各供能设备产品数据库e中各个供能设备对应的标准效率；
56.利用确定的组合模式所对应的组合模型计算项目的能耗数据，其中，所述能耗数据包括耗电量、耗气量以及耗水量。
57.具体地，获取综合数据的运算逻辑如下：
58.1)项目负荷计算：根据输入的基础数据中不同功能建筑面积，调取各地区不同功能建筑负荷指标库a，采用公式“建筑面积*负荷指标”得出各类能源总负荷，包括该项目总冷负荷、总热负荷、总电负荷、总生活热水负荷、总蒸汽负荷。
59.2)全年8760h逐时负荷计算：利用上述各类能源总负荷，调取各地区不同功能建筑不同负荷8760h逐时系数库b，得出该项目全年8760h逐时冷负荷、全年8760h逐时热负荷、全年8760h逐时电负荷、全年8760h逐时生活热水负荷、全年8760h逐时蒸汽负荷。
60.3)供能设备对比计算：
61.a)冷、热、生活热水、蒸汽负荷的供能设备组合，调取各供能设备产品数据库e，采用不同产品组合模型进行计算，包括组合如下：
62.组合w1：地源热泵e3 燃气锅炉e7
63.组合w2：地源热泵e3 蓄冷/蓄热e9 燃气锅炉e7
64.组合w3：地源热泵e3 空气源热泵e5 燃气锅炉e7
65.组合w4：地源热泵e3 空气源热泵e5 蓄冷/蓄热e9 燃气锅炉e7
66.组合w5：地源热泵e3 空气源热泵e5 冷水机e4 燃气锅炉e7
67.组合w6：地源热泵e3 空气源热泵e5 冷水机e4 直燃机e6 蓄冷/蓄热e9 燃气锅炉e7
68.组合w7：地源热泵e3 空气源热泵e5 冷水机e4 直燃机e6 燃气锅炉e7
69.组合w8：地源热泵e3 电锅炉e8
70.组合w9：地源热泵e3 蓄冷/蓄热e9 电锅炉e8
71.组合w10：地源热泵e3 空气源热泵e5 电锅炉e8
72.组合w11：地源热泵e3 空气源热泵e5 蓄冷/蓄热e9 电锅炉e8
73.组合w12：地源热泵e3 空气源热泵e5 冷水机e4 电锅炉e8
74.组合w13：地源热泵e3 空气源热泵e5 冷水机e4 蓄冷/蓄热e9 电锅炉e8
进行举例说明。
107.总热负荷由地源热泵e3 燃气锅炉e7提供，比例分别按照1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1进行对比计算；
108.能耗数据计算过程如下：
109.1)1:9配置情况下：
110.耗电量：10％总热负荷(上述计算得出)/地源热泵供热效率(数据库中调取) 附属设备耗电量 燃气锅炉耗电量
111.耗气量：90％总热负荷(上述计算得出)/燃气锅炉供热效率(数据库中调取)
112.耗水量：项目系统注水量 循环补水量
113.2)2:8配置情况下：
114.耗电量：20％总热负荷(上述计算得出)/地源热泵供热效率(数据库中调取) 附属设备耗电量 燃气锅炉耗电量
115.耗气量：80％总热负荷(上述计算得出)/燃气锅炉供热效率(数据库中调取)
116.耗水量：项目系统注水量 循环补水量
117.3)3:7配置情况下：
118.耗电量：30％总热负荷(上述计算得出)/地源热泵供热效率(数据库中调取) 附属设备耗电量 燃气锅炉耗电量
119.耗气量：70％总热负荷(上述计算得出)/燃气锅炉供热效率(数据库中调取)
120.耗水量：项目系统注水量 循环补水量
121.4)4:6配置情况下：
122.耗电量：40％总热负荷(上述计算得出)/地源热泵供热效率(数据库中调取) 附属设备耗电量 燃气锅炉耗电量
123.耗气量：60％总热负荷(上述计算得出)/燃气锅炉供热效率(数据库中调取)
124.耗水量：项目系统注水量 循环补水量
125.5)5:5配置情况下：
126.耗电量：50％总热负荷(上述计算得出)/地源热泵供热效率(数据库中调取) 附属设备耗电量 燃气锅炉耗电量
127.耗气量：50％总热负荷(上述计算得出)/燃气锅炉供热效率(数据库中调取)
128.耗水量：项目系统注水量 循环补水量
129.6)6:4配置情况下：
130.耗电量：60％总热负荷(上述计算得出)/地源热泵供热效率(数据库中调取) 附属设备耗电量 燃气锅炉耗电量
131.耗气量：40％总热负荷(上述计算得出)/燃气锅炉供热效率(数据库中调取)
132.耗水量：项目系统注水量 循环补水量
133.7)7:3配置情况下：
134.耗电量：70％总热负荷(上述计算得出)/地源热泵供热效率(数据库中调取) 附属设备耗电量 燃气锅炉耗电量
135.耗气量：30％总热负荷(上述计算得出)/燃气锅炉供热效率(数据库中调取)
136.耗水量：项目系统注水量 循环补水量
137.8)8:2配置情况下：
138.耗电量：80％总热负荷(上述计算得出)/地源热泵供热效率(数据库中调取) 附属设备耗电量 燃气锅炉耗电量
139.耗气量：20％总热负荷(上述计算得出)/燃气锅炉供热效率(数据库中调取)
140.耗水量：项目系统注水量 循环补水量
141.9)9:1配置情况下：
142.耗电量：90％总热负荷(上述计算得出)/地源热泵供热效率(数据库中调取) 附属设备耗电量 燃气锅炉耗电量
143.耗气量：10％总热负荷(上述计算得出)/燃气锅炉供热效率(数据库中调取)
144.耗水量：项目系统注水量 循环补水量。
145.s2:基于所述综合数据输出多种对比方案，将多种所述对比方案发送给用户，进行项目的综合能源配置优化。
146.综上所述，本发明所提供的优化方法，根据新建项目所在地域、建筑功能、供能时间、用能特点、能源购入与售出价格等特性，通过运算模型库调用数据库中的任意数据，以不同供能设备的组合模拟多情景下的园区负荷，利用算法模型获取项目的总负荷、全年8760h逐时负荷、能耗数据、能耗成本、能耗收入、项目全生命周期经济，并输出了多种方案对比方案，因而实现运营成本与设备利用效率的最佳匹配，在运营成本最优、能源高效利用的前提下，提高项目经济性，增强社会效益，同时为设计人员针对多能互补项目提供兼备庞大运行数据源基础上的优化算法，使运算数据更贴近于项目投产后的真实运行情况，指导设计人员采用更科学的方法进行设计。
147.需要说明的是，所述多种对比方案包括供能规模对比方案、总投资对比方案、运行成本对比方案、运行策略对比方案、经济性分析对比方案以及推荐方案，所述推荐方案为投资与收益最优的方案。
148.实施例2
149.参考图2，一种基于园区负荷动态模拟多能互补的优化系统，包括：
150.获取模块：用于获取项目的基础数据
151.运算模型库模块：用于调用与所述基础数据特性一致的数据库，利用算法模型进行对比计算，获取项目的综合数据；
152.输出模块，用于根据所述综合数据输出多种对比方案，将多种所述对比方案发送给用户，进行项目的综合能源配置优化。
153.需要说明的是，所述基础数据包括项目所在地、每栋建筑功能、不同功能区域建筑面积、全年供冷时间、全年供热时间、全年供生活热水时间、全年供蒸汽时间、不同能源的结算价格、建筑末端供能方式。
154.需要说明的是，所述数据库包括各地区不同功能建筑负荷指标库a、各地区不同功能建筑不同负荷8760h逐时系数库b、各地区不同功能建筑能耗对标数据库c、各地区不同能源价格库d、各供能设备产品数据库e.
155.需要说明的是，所述项目的综合数据包括项目总负荷、全年8760h逐时负荷、能耗数据、能耗成本、能耗收入、项目全生命周期经济。
156.本发明提供的一种基于园区负荷动态模拟多能互补的优化系统与实施例1所提供
的一种基于园区负荷动态模拟多能互补的优化方法出于相同的发明构思，具有相同的有益效果，此处不再赘述。
157.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。