【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及碳能流控制，特別是涉及一種綜合能源系統碳能流的優化控制方法、裝置、設備和介質。
技術介紹
1、在全球氣候變化與多重環境壓力下，溫室氣體的大量排放導致了環境的日益惡化，隨著能源利用趨向于低碳轉型，向著多能互補、能量梯級利用等方向發展。在這一背景下，綜合能源系統(integrated?energy?system，ies)應運而生。綜合能源系統最早產生于熱電聯產領域，側重于熱電系統的協同優化，而后逐漸擴展豐富，涉及電、熱、冷、天然氣等多個能源子系統的產、輸、儲、用以及轉換等多個環節的協同互補。ies擁有著多元化的能量耦合方式，針對不同的用能需求可以制定不同的供能策略，為提高ies中各設備的用能效率，應選擇合適的供能路徑。
2、隨著能源需求的改變和能源供應系統的不斷發展，綜合能源系統變得越來越復雜，對于多能耦合的綜合能源系統，其各設備的耗能產能形式非常多樣化，研究綜合能源系統的碳流、能流的主要目的是通過系統內各設備利用不同能源過程的時間尺度之間的互動，來實現增強提高能源系統效率的能力。
3、目前針對綜合能源系統的碳能流進行分析的方法還存在一定的局限性，一是現有的綜合能源系統碳能流分析及建模方法側重于計算方法的優劣及計算結果的精度，而對綜合能源系統的能源流和碳流的流動過程缺乏關注；二是現有的針對綜合能源系統碳排放測量的方法大多只聚焦于整體的碳排放量，而對系統內各設備各時刻的碳排放量缺少有效方法用以測量計算；三是現有的針對綜合能源系統的碳能流分析研究大多針對系統整體的能耗、效率、經濟、環保等方面，缺少對
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種綜合能源系統碳能流的優化控制方法、裝置、設備和介質，通過基于petri網的碳能流模型對綜合能源系統的碳能流進行具體分析，實現對設備的優化控制，以達到系統節能降碳的效果。
2、第一方面，本專利技術提供了一種綜合能源系統碳能流的優化控制方法，所述方法包括：
3、根據綜合能源系統中的能源設備，采用petri網建模技術，構建綜合能源系統的碳能流模型；
4、根據所述碳能流模型中各個能源設備之間的能量耦合關系和設備運行特性，確定關聯矩陣，并根據所述關聯矩陣，確定各個能源設備的運行參數；
5、根據所述碳能流模型和所述運行參數，以系統運行成本最小化和系統碳排放最小化為目標函數，建立節能降碳優化模型；
6、采用改進的pso算法對所述節能降碳優化模型進行求解，得到優化控制策略，并根據所述優化控制策略，對各個能源設備的出力進行控制。
7、進一步地，所述根據綜合能源系統中的能源設備，采用petri網建模技術，構建綜合能源系統的碳能流模型的步驟包括：
8、根據綜合能源系統中的制熱設備、制冷設備和儲能設備，建立基于petri網的碳能流模型，所述碳能流模型采用如下的七元組進行表示：
9、s＝[p,t,i,o,j,m,k]
10、式中，p表示庫所集合，t表示變遷集合，i和o分別表示輸入函數和輸出函數，j表示控制變遷激發函數集合，m表示庫所容量函數，k表示庫所存放token數量的限制；
11、其中，輸入函數和輸出函數分別采用如下公式表示：
12、
13、式中，i(ti,pj)表示由第i個變遷ti指向第j個庫所pj，o(pj,ti)表示由第j個庫所pj指向第i個變遷ti，w表示電能，n表示天然氣，q表示熱量，e表示碳排放，f(ji)表示第i個變遷激發的函數值，r+表示正實數集。
14、進一步地，所述根據所述碳能流模型中各個能源設備之間的能量耦合關系和設備運行特性，確定關聯矩陣的步驟包括：
15、根據所述碳能流模型中各個能源設備的能量耦合關系和設備運行特征，確定能源設備的設備能量，所述設備能量包括燃氣內燃機的耗氣量和發電量、熱水型溴化鋰制冷機的制冷量、燃氣熱水鍋爐的耗氣量、電制冷機組的耗電量、蓄熱罐的蓄熱量和蓄冷罐的蓄冷量；
16、根據所述碳能流模型的輸入函數、輸出函數和所述設備能量，構建關聯矩陣，所述關聯矩陣包括前項輸入矩陣和后項輸出矩陣，所述前項輸入矩陣為能耗矩陣，所述后項輸出矩陣為冷能流矩陣、熱能流矩陣和碳流矩陣。
17、進一步地，采用如下公式表示所述能耗矩陣：
18、
19、采用如下公式表示所述冷能流矩陣：
20、
21、采用如下公式表示所述熱能流矩陣：
22、
23、采用如下公式表示所述碳流矩陣：
24、
25、式中，ti表示第i個變遷，i＝1，…，14，pj表示第j個庫所，j＝1，…，14，nnb表示燃氣鍋爐天然氣消耗量，nie表示內燃機天然氣消耗量，we表示購電量，wie表示內燃機發電量，wec表示電制冷機組耗電量，wlb表示溴化鋰機組耗電量，wk表示第k個水泵的耗電量，k＝1，…，9，qiew表示內燃機缸套水熱量，qnb,h表示燃氣鍋爐制熱量，qie,h表示內燃機制熱量，qec,c表示電制冷機組制冷量，qlb,c表示溴化鋰機組制冷量，qhn表示供熱量，qhs表示蓄熱量，qhe表示釋熱量，qcn表示供冷量，qcs表示蓄冷量，qce表示釋冷量，en表示燃氣鍋爐碳排放，eg表示耗電碳排放，qc表示系統供冷量，qh表示系統供熱量。
26、進一步地，所述根據所述碳能流模型和所述運行參數，以系統運行成本最小化和系統碳排放最小化為目標函數，建立節能降碳優化模型的步驟包括：
27、根據設備能耗成本、電網購電成本和售電收益，確定系統運行成本，并根據天然氣燃燒碳排放量和設備耗電碳排放量，確定系統碳排放量；
28、以系統運行成本最小化和系統碳排放最小化為目標函數，以設備運行狀態約束、冷熱電功率平衡約束和庫所容量約束為約束條件，構建節能降碳優化模型。
29、進一步地，所述以設備運行狀態約束、冷熱電功率平衡約束和庫所容量約束為約束條件的步驟包括：
30、根據變遷激發時序性、激發條件唯一性、變遷上下限和設備開關狀態唯一性，建立設備運行狀態約束；
31、將能源轉換設備作為變遷單元，將能源存儲設備作為庫所單元，根據設備單元的供能平衡，建立冷熱電功率平衡約束；
32、根據設備單元的自身容量，建立庫所容量約束。
33、進一步地，所述采用改進的pso算法對所述節能降碳優化模型進行求解，得到優化控制策略的步驟包括：
34、基于個體最優值和群體最優值的線性組合，對粒子速度進行迭代更新，并基于迭代次數對慣性權重和學習因子進行動態調整，得到改進的pso算法；
35、采用所述改進的pso算法對所述節能降碳優化模型進行求解，得到基于設備出力控制的優化控制策略。
36、第二方面，本專利技術提供了一種綜本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種綜合能源系統碳能流的優化控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的綜合能源系統碳能流的優化控制方法，其特征在于，所述根據綜合能源系統中的能源設備，采用Petri網建模技術，構建綜合能源系統的碳能流模型的步驟包括：
3.根據權利要求1所述的綜合能源系統碳能流的優化控制方法，其特征在于，所述根據所述碳能流模型中各個能源設備之間的能量耦合關系和設備運行特性，確定關聯矩陣的步驟包括：
4.根據權利要求3所述的綜合能源系統碳能流的優化控制方法，其特征在于，采用如下公式表示所述能耗矩陣：
5.根據權利要求1所述的綜合能源系統碳能流的優化控制方法，其特征在于，所述根據所述碳能流模型和所述運行參數，以系統運行成本最小化和系統碳排放最小化為目標函數，建立節能降碳優化模型的步驟包括：
6.根據權利要求5所述的綜合能源系統碳能流的優化控制方法，其特征在于，所述以設備運行狀態約束、冷熱電功率平衡約束和庫所容量約束為約束條件的步驟包括：
7.根據權利要求1所述的綜合能源系統碳能流的優化控制方法，其特征在于，所述采用
8.一種綜合能源系統碳能流的優化控制裝置，其特征在于，包括：
9.一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1至7中任一項所述方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現權利要求1至7中任一項所述的方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種綜合能源系統碳能流的優化控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的綜合能源系統碳能流的優化控制方法，其特征在于，所述根據綜合能源系統中的能源設備，采用petri網建模技術，構建綜合能源系統的碳能流模型的步驟包括：
3.根據權利要求1所述的綜合能源系統碳能流的優化控制方法，其特征在于，所述根據所述碳能流模型中各個能源設備之間的能量耦合關系和設備運行特性，確定關聯矩陣的步驟包括：
4.根據權利要求3所述的綜合能源系統碳能流的優化控制方法，其特征在于，采用如下公式表示所述能耗矩陣：
5.根據權利要求1所述的綜合能源系統碳能流的優化控制方法，其特征在于，所述根據所述碳能流模型和所述運行參數，以系統運行成本最小化和系統碳排放最小化為目標函數，建立節能降碳優化模型的步驟包括：...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫軼愷，孫可，楊宏基，彭道剛，趙慧榮，孫飛飛，沈志恒，王沐凡，羅宇順，殷永亮，方騫，李帆，丁一凡，
申請(專利權)人：國網浙江省電力有限公司經濟技術研究院，
類型：發明
國別省市：
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