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一种综合利用自然能源的能源利用系统及方法

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成果类型:
专利
发明/设计人:
张新桥
申请/专利权人:
湖南城市学院
专利类型:
发明专利
语种:
中文
申请时间:
2020-03-04
申请/专利号:
CN202010144956.4
公开时间:
2020-07-07
公开号:
CN111382905A
主申请人地址:
413000 湖南省益阳市迎宾东路518号
申请地区:
湖南
机构署名:
本校为第一完成单位
主权项:
1.一种综合利用自然能源的能源利用方法,其特征在于,所述综合利用自然能源的能源利用方法包括以下步骤: 步骤一,通过能源检测设备检测能源的质量、密度及可利用率;通过能源转化设备将自然能源转化为可利用能源,并通过能源存储设备存储转化的能源; 步骤二,通过能耗计算程序对能源消耗数据进行预测;通过主控机控制能源规划程序对步骤一转化得到的可利用能源进行规划: 第一步,通过信息网络获取目标区域中存在的多个企业; 第二步,获取所述多个企业的历史用能项目信息和与所述历史用能项目信息一一对应的历史用能信息; 第三步,从所述多个企业的历史用能项目信息中选择一部分历史用能项目信息和与之一一对应的历史用能信息进行训练得到所述用能预测模型; 第四步,从所述多个企业的历史用能项目信息中选择剩余部分的历史用能项目信息和与之一一对应的历史用能信息对所述第一用能预测模型进行评估修正得到所述优化用能预测模型; 第五步,根据所述多个企业的新用能项目信息和所述优化用能预测模型得到用能消耗信息;根据所述用能消耗信息进行能源规划; 步骤三,通过优化程序对能源调度计划进行优化: 第一步,以能源消耗的预测数据为决策变量,构建能源调度计划优化模型;所述构建能源调度计划优化模型的运行层目标函数为各场景能源调度成本; 第二步,利用拉格朗日乘子将约束条件加入目标函数中,使原有含等式和不等式约束的优化问题转变为无约束优化问题,利用库恩-塔克条件最终实现无约束优化问题的求解; 第三步,基于影子价格筛选受限运行场景,并对能源调度计划优化模型进行解耦处理; 步骤四,通过能源调度程序对能源利用进行调度: 第一步,配置能源控制设备,并通过能源控制设备确定当前区域的剩余能源量和预期能耗; 第二步,根据所述剩余能源量和所述预期能耗生成能源调度信息; 第三步,在所述能源控制设备位于的区块链网络上发布包括所述能源调度信息的区块链信息,以便所述区块链网络上的各个能源控制设备根据所述区块链信息和对应区域的能源使用情况执行能源调度; 步骤五,通过微型存储器存储检测到的能源的质量、密度、可利用率、能耗预测数据以及能源调度计划优化模型;通过显示器显示检测到的能源的质量、密度、可利用率、能耗预测数据以及能源调度计划优化模型; 步骤六,通过能源管理程序对能耗预测数据、能源调度计划优化模型进行查询、记录、修正; 第一步,能源管理程序依托网络平台,管理人员可以进行远程登录; 第二步,管理人员登录后可以根据系统授权的个人权限对程序中的能耗预测数据、能源调度计划优化模型进行查询、记录、修正; 第三步,针对管理人员的对能源管理程序的访问,能源管理程序后台会自动形成访问记录,包括操作人、操作时间、操作内容等。 2.如权利要求1所述的综合利用自然能源的能源利用方法,其特征在于,步骤二中,所述新用能项目信息包括项目规模信息和项目实施时间,则所述根据所述多个企业的新用能项目信息和所述优化用能预测模型得到用能消耗信息的步骤包括: 根据所述项目规模信息和所述优化用能预测模型得到当年用能消耗信息; 根据所述项目实施时间和所述优化用能预测模型得到用能修正系数; 根据所述当年用能消耗信息和所述用能修正系数得到所述用能消耗信息。 3.如权利要求1所述的综合利用自然能源的能源利用方法,其特征在于,步骤三中,所述构建能源调度计划优化模型的约束条件包括: 分布式电源约束和平衡节点约束的供给侧约束;线路潮流约束与网络安全运行约束;可控负荷的模型约束;储能系统的模型约束; 所述影子价格表示假设该资源扩容1个单位所减少的调度成本; 所述基于影子价格筛选受限运行场景,具体包括: ①对受限运行场景各个拉格朗日乘子进行修正,统一单位和量级,建立总运行边际效益指标; ②综合考虑场景的发生概率和受限严重程度,得到影响因子; ③对运行场景影响程度筛选运行受限最严重的场景,将网络解方案与非网络解方案迭代形成规划方案,筛选出最严重的NS个受限场景。 4.如权利要求1所述的综合利用自然能源的能源利用方法,其特征在于,步骤三中,所述对能源调度计划优化模型进行解耦处理的方法如下: 提出能源调度规划-运行解耦模型,对处于中间模糊地带的场景、目标函数、约束条件进行处理解耦: 式中,F(x,y)和f(x,y)分别为规划层和运行层目标函数,H(x)和h(x,y)为不等式约束,g(x,y)为等式约束,x为规划层决策变量,ys为场景s下的运行层决策变量,“*”号表示该决策变量处于受限场景中。 5.如权利要求1所述的综合利用自然能源的能源利用方法,其特征在于,步骤四中,所述在所述剩余能源量小于预期能耗的情况下,所述能源调度信息为能源输入请求; 在所述剩余能源量小于预期能耗,且收到包括能源输出请求的区块链信息的情况下: 根据所述预期能耗、所述剩余能源量和所述能源输出请求中的能源余量信息确定能源调度目标节点和能源调度量;其中,所述能源输出请求为剩余能源量大于预期能耗的区域的能源控制设备生成; 根据所述能源调度目标节点和所述能源调度量生成能源申请请求,并在所述能源控制设备位于的区块链网络上发布包括所述能源申请请求的区块链信息。 6.如权利要求5所述的综合利用自然能源的能源利用方法,其特征在于,所述确定能源调度目标节点和能源调度量包括以下至少一项: 在单条所述能源输出请求中的能源余量信息与所述剩余能源量之和不小于所述预期能耗的情况下,确定所述能源调度目标节点为所述能源输出请求的源节点; 在单条所述能源输出请求中的能源余量信息与所述剩余能源量之和均小于所述预期能耗的情况下,根据多条所述能源输出请求确定多个能源调度目标节点和针对每个能源调度目标节点的能源调度量; 在收到的能源输出请求中能源余量信息的总和与所述剩余能源量之和小于所述预期能耗的情况下,确定所述能源调度目标节点为公共储能节点; 根据能源输出请求中的能源单价,基于最少花费原则确定能源调度目标节点和针对所述能源调度目标节点的能源调度量。 7.如权利要求1所述的综合利用自然能源的能源利用方法,其特征在于,步骤四中,所述在所述剩余能源量大于预期能耗,且收到包括能源输入请求的区块链信息的情况下: 所述能源调度信息为能源输出请求,所述能源输出请求中包括能源余量信息,其中,所述能源输入请求为剩余能源量小于预期能耗的区域的能源控制设备生成并发布至所述区块链网络。 8.一种应用如权利要求1~7任意一项所述的综合利用自然能源的能源利用方法的综合利用自然能源的能源利用系统,其特征在于,所述综合利用自然能源的能源利用系统包括: 能源检测模块,与能源转化模块连接,用于通过能源检测设备检测能源的质量、密度及可利用率; 能源转化模块,与能源检测模块、能源存储模块连接,用于通过能源转化设备将自然能源转化为可利用能源; 能源存储模块,与能源转化模块、中央控制模块连接,用于通过能源存储设备存储转化的能源; 中央控制模块,与能源检测模块、能源转化模块、能源存储模块、能耗预测模块、能源规划模块、能源优化模块、能源调度模块、数据存储模块、显示模块、能源管理模块连接,用于通过主控机控制各个模块正常工作; 能耗预测模块,与中央控制模块连接,用于通过能耗计算程序对能源消耗数据进行预测; 能源规划模块,与中央控制模块连接,用于通过能源规划程序根据能源消耗数据对能源利用进行规划,并生成能源调度计划; 能源优化模块,与中央控制模块连接,用于通过优化程序对能源调度计划进行优化; 能源调度模块,与中央控制模块连接,用于通过能源调度程序对规划后的能源进行调度利用; 数据存储模块,与中央控制模块连接,用于通过微型存储器存储检测到的能源的质量、密度、可利用率、能耗预测数据以及能源调度计划优化模型; 显示模块,与中央控制模块连接,用于通过显示器显示检测到的能源的质量、密度、可利用率、能耗预测数据以及能源调度计划优化模型; 能源管理模块,与中央控制模块连接,用于通过能源管理程序对优化后的能耗预测数据及能源调度计划优化模型进行查询、记录、修正。 9.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品,包括计算机可读程序,供于电子装置上执行时,提供用户输入接口以实施如权利要求1~7任意一项所述的综合利用自然能源的能源利用方法。 10.一种计算机可读存储介质,储存有指令,当所述指令在计算机上运行时,使得计算机执行如权利要求1~7任意一项所述的综合利用自然能源的能源利用方法。
摘要:
本发明属于能源利用技术领域,公开了一种综合利用自然能源的能源利用系统及方法,所述综合利用自然能源的能源利用方法包括:检测能源的质量、密度及可利用率,将自然能源转化为可利用能源并存储;对能源消耗数据进行预测,并对能源利用进行规划;对能源调度计划进行优化,并对规划后的能源进行调度利用;最后进行数据的存储及显示。本发明根据优化用能预测模型可以准确预测目标区域的用能消耗情况,进而有效降低供能过剩或供能不足的情况;通过能源调度模块能够利用区块链信息执行能源调度分析,方便能源在各个区域间实现去中心化的调度,在解决部分区域能源紧张问题的同时也能够避免其他区域...

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