(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111495601.0 (22)申请日 2021.12.09 (71)申请人 国网上海市电力公司 地址 200122 上海市浦东 新区自由贸易试 验区源深路1 122号 申请人 上海交通大 学 (72)发明人 方欢欢　樊戴福　蒋兴新　程浩忠　 张沈习　王舒萍　徐呈程　胡东晓　 李婷婷　张露　费腾　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 代理人 林君如 (51)Int.Cl. G06Q 50/06(2012.01) G06Q 10/04(2012.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规 划方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种考虑清洁能源的低碳综合 能源系统优化规划方法及系统， 所述方法包括以 下步骤： 构建具有清洁 能源接入的综合能源系统 典型结构； 基于所述典型结构中各类能源设备的 运行特征， 建立所述能源设备的数学模型； 以规 划总成本最低为目标建立综合能源系统最优规 划模型， 所述最优规划模型采用的约束条件包括 功率平衡约束、 设备建设数量约束、 设备出力约 束、 清洁能源 出力约束和基于所述数学模型构建 的能源设备运行约束； 求解所述最优规划模型获 得各类能源设备的最优配置容量。 与现有技术相 比， 本发明能够实现综合能源系统多类能源设备 的规划配置， 满足系统各类能源需求， 保证系统 的安全稳定和经济运行。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 114255137 A 2022.03.29 CN 114255137 A 1.一种考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化 规划方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 构建具有清洁能源接入的综合能源系统典型 结构； 基于所述典型 结构中各类能源设备的运行 特征， 建立所述能源设备的数 学模型； 以规划总成本最低 为目标建立综合 能源系统最优规划模型， 所述最优规划模型采用的 约束条件包括功 率平衡约束、 设备建设数量约束、 设备出力约束、 清洁能源出力约束和基于 所述数学模型构建的能源设备运行约束； 求解所述最优规划模型获得 各类能源设备的最优配置容 量。 2.根据权利要求1所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法， 其特征在 于， 所述综合能源系统典型 结构含有电、 气、 热、 冷四种能源， 并设置有 多种能源设备。 3.根据权利要求1所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法， 其特征在 于， 所述能源设备包括能源转换设备和储能设备。 4.根据权利要求3所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法， 其特征在 于， 所述能源转换设备包括变压器、 电转气设备、 燃气轮机、 燃气锅炉、 电锅炉、 电制冷机和 吸收式制冷机， 其中， 所述变压器的数 学模型为： 式中： 为变压器在时刻t的输出电功率； 为变压器在时刻t的输入电功率； ηTF为 变压器的转换效率； 所述电转气设备的数 学模型为： PP2G,g,t＝PP2G,e,tηP2G 式中： PP2G,g,t为电转气在时刻t的输出天然气功 率； PP2G,e,t为电转气在时刻t的输入电功 率； ηP2G为电转气的能源转换效率； 所述燃气轮机的数 学模型为： PGT,e,t＝PGT,g,tηGT,e PGT,h,t＝PGT,g,tηGT,h PGT,h,t＝PGT,e,tRGT 式中： PGT,g,t为燃气轮机在时刻t的输入天然气功率； PGT,e,t和PGT,h,t分别为燃气轮机在 时刻t的输出电功率和输出热功率； ηGT,e和 ηGT,h分别为燃气轮机气转电效率和气转热效率； RGT为燃气轮机热电比系数； 所述燃气锅炉的数 学模型为： PGB,h,t＝PGB,g,tηGB 式中： PGB,h,t为燃气锅炉在时刻t的输出热功率； PGB,g,t为燃气锅炉在时刻t的输入天然 气功率； ηGB为燃气锅炉的能源转换效率； 所述电锅炉的数 学模型为： PEB,h,t＝PEB,e,tηEB 式中： PEB,h,t为电锅炉在时刻t的输出热功 率； PEB,e,t为电锅炉在时刻t的输入电功率； ηEB 为电锅炉的能源转换效率； 所述电制冷机的数 学模型为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114255137 A 2PEC,c,t＝PEC,e,tηEC 式中： PEC,c,t为电制冷机在时刻t的输出冷功率； PEC,e,t为电制冷机在时刻t的输入电功 率； ηEC为电制冷机效率； 所述吸收式制冷机的数 学模型为： PAC,c,t＝PAC,h,tηAC 式中： PAC,c,t为吸收式制冷机在时刻t的输出冷功率； PAC,h,t为吸收式制冷机在时刻t的 输入热功率； ηAC为吸收式制冷机效率。 5.根据权利要求3所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法， 其特征在 于， 所储能设备的数据模型为： 式中： 和 分别是储能设备在时刻t的充、 放能功率； 是代表充放能状态的二进 制变量， 1代表充能， 0代表放能； nES为储能设备数量； 和 分别是充、 放能功率的上限 值； 是储能设备在时刻t的容量； ηch和 ηdis分别是充、 放 能效率； Δt是时间间隔； EES是储 能设备额定功率； 和S分别为储能设备容 量上、 下限系数。 6.根据权利要求1所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法， 其特征在 于， 所述规划总成本包括能源设备投资成本和系统运行成本 。 7.根据权利要求6所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法， 其特征在 于， 所述能源设备投资成本 Cinv的计算公式为： 所述系统运行成本 Cop的计算公式为： 式中： V为候选能源设备集合； v为候选能源设备类型编号； w为能源设备编号； 为类 型为v、 编号为w的能源设备的单位投资成本； Pv,w为类型为v、 编号为w的能源设备的额定功 率； Xv,w为类型为v、 编号为w的能源设备的建设数量； r 为年利率； y为规划年数； D为典型日集 合； d为典型 日编号； T为时间段集合； t为 时间段编号； θd为典型日d权重系数； 为购买电 功率值； 为购电单价； 为购买天然气功率值； 为购买天然气单价； Δt为时间间 隔。 8.根据权利要求1所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法， 其特征在 于， 所述功率平衡约束表示 为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114255137 A 3