(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 202111658469.0 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 上海电力大 学 地址 201306 上海市浦东 新区沪城环路 1851号 (72)发明人 任洪波　王小飞　吴琼　李琦芬　 杨涌文　 (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 丁云 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 考虑碳减排约束和氢能的综合能源系统中 长期规划方法 (57)摘要 本发明涉及了一种考虑碳减排约束和氢能 的综合能源系统中长期规划方法， 包括建立综合 能源系统关键设备的模型； 根据所述关键设备的 模型建立 综合能源系统动态长期 优化数学模型； 求解所述数学模型得到最佳设备配置与碳排放 路径。 与现有 技术相比， 本发明一方面， 从总成本 和总碳排放量两个方向入手， 建立优化模型， 对 成本和环 境效益进行博弈； 另一方面将系统全规 划周期设备安装情况进行优化， 从而对决策者提 供参考。 权利要求书5页 说明书12页 附图6页 CN 114386263 A 2022.04.22 CN 114386263 A 1.一种考虑碳减排约束和氢能的综合能源系统中长期规划方法， 其特征在于， 该方法 包括： 建立综合能源系统关键设备模型； 根据所述关键设备的模型建立综合能源系统中长期规划数 学模型； 求解所述数 学模型得到最佳设备配置与碳 排放路径。 2.根据权利要求1所述的一种考虑碳减排约束和氢能的综合能源系统中长期规划方 法， 其特征在于， 建立综合能源系统关键设备的模型包括， 光伏发电设备模型， 内燃机模型， 燃料电池模型， 锅炉模型， 热泵模型， 吸收式制冷机组 模型， 电制冷机组模型； 储能设备模型， 所述的储能设备包括锂电池、 蓄热 罐和蓄冷罐。 3.根据权利要求1所述的一种考虑碳减排约束和氢能的综合能源系统中长期规划方 法， 其特征在于， 所述的光伏发电设备模型表示 为： 其中， 为光伏发电功率， Gy,d,h为辐照度， Sn为光伏板面积， 为光电转换率， 为修正系数， Y表示全规划周期年数； 所述的内燃 机模型表示 为： 其中， 为内燃机的天然气消耗量， 和 分别为内燃机实际电功率和 额定电功率， aICE和bICE分别为内燃机效率的影响因子， ηel,nom,ICE为内燃机发电效率， 为二进制变量， 为内燃 机启停约束， 为内燃机制热功率， ηth,nom,ICE为内燃机制热效率； 所述的燃料电池 模型表示 为： 其中， 为燃料电池氢气消耗量、 和 分别为燃料电池实际电功率和 额定电功率， aSOFC和bSOFC分别为燃料电池效率影响因子， 是二进制变量， 为燃料电池 启停约束， 为燃料电池制热功率， ηth,nom,SOFC为燃料电池制热效率； 所述的锅炉模型表示 为： 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114386263 A 2其中， 为锅炉天然气消耗量、 和 分别为锅炉实际热功率和额定热 功率， aGB和bGB分别为锅炉效率的影响因子， 为二进制变 量， 为锅炉启停约束， ηth,nom,GB 为锅炉工作效率； 所述的热泵模型， 吸 收式制冷机组模型， 电制冷机组模型表示 为： 其中， In,eb,y,d,h为能量转化 设备eb的输入功率， Qn,eb,y,d,h和 分别为能量转化 设备eb 实时输出功率以及额定输出功率， aeb和beb为能量转化设备eb的效率影响因子， 为 能量转化设备eb的性能系数， zn,eb,y,d,h为二进制变量， 约束能量转化设备eb的启停， 能量转 化设备eb对应包括热泵、 吸 收式制冷机组和电制冷机组； 储能设备模型表示 为： En,e4,y,d,h为储能设备e4的实时储能量， En,e4,y,d,h ‑1为储能设备e4上一时刻的储能量， σe4 为储能设备e4的损耗系数， γe4为储能设备e4的储能损失系数， 为储能设备e4充能 状态二元变量， 值为1表示储能设备e4充能开启， 值为0表示储能设备e4充能关闭， 为 储能设备e4的放能状态二元变量， 值为1表示储能设备e4放能开启， 值为0表示储 能设备e4 放能关闭， CHn,e4,y,d,h为储能设备e4的充能功率， DISn,e4,y,d,h为储能设备e4的放能功率， 储能 设备e4对应包括锂电池、 蓄热 罐和蓄冷罐； 其中， 下标n、 y、 d、 h分别 表示第n年安装的设备、 第y年、 第d天， 第h小时， d＝1， 2， ……D， h＝1， 2，……H， D为一年的总天数， H为 一天的总小时数。 4.根据权利要求3所述的一种考虑碳减排约束和氢能的综合能源系统中长期规划方 法， 其特征在于， 所述的储能设备模型满足如下约束： En,e4,y,d ‑1,H＝En,e4,y,d,0 En,e4,y‑1,D,H＝En,e4,y,1,0 为储能设备 e4的允许的最大充、 放能系数， 储能设备 e4的额定储能量。 5.根据权利要求3所述的一种考虑碳减排约束和氢能的综合能源系统中长期规划方 法， 其特征在于， 所述的综合能源系统中长期规划数 学模型包括： 满足用户冷、 热、 电负荷需求模型， 消耗一次能源和电力的能耗模型， 总成本模型， 碳减 排约束模型。 6.根据权利要求5所述的一种考虑碳减排约束和氢能的综合能源系统中长期规划方 法， 其特征在于， 所述的满足用户冷、 热、 电负荷需求模型表示 为：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114386263 A 3