考虑综合效益最优的净零能耗建筑微网优化方法.pdf

(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CN114219172A(43)申请公布日2022.03.22(21)申请号202111596607.7(22)申请日2021.12.24(71)申请人长江勘测规划设计研究有限责任公司地址430010湖北省武汉市解放大道1863号(72)发明人刘畅陈文峰高洪远陈尚法苏培芳谌东海罗波(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人陈家安(51)Int.Cl.G06Q10/04(2012.01)G06Q10/06(2012.01)G06Q50/08(2012.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称考虑综合效益最优的净零能耗建筑微网优化方法(57)摘要本发明公开了一种考虑综合效益最优的净零能耗建筑微网优化方法。它包括如下步骤：步骤1：获取目标建筑所在区域各季度典型日的太阳辐照数据、建筑面积、可敷设光伏组件面积、预计负荷数据、所在区域分时电价机制；步骤2：确定需要优化的参数，建立净零能耗建筑的混合整数线性规划模型；步骤3：定义需要优化的目标函数，使增量效益S与增量成本C之间的差值综合效益W最大；步骤4：定义约束条件；步骤5：应用混合整数线性规划求解器进行计算求解，得到净零能耗建筑的电能调度方案；并进一步推导得出建筑的最优设计参数，包括光伏组件、储能设备的铺设方案，与电网的电能交易方案。本发明具有实现在双碳目标下净零能耗建筑的节能减排的优点。CN114219172ACN114219172A权利要求书1/2页1.一种考虑综合效益最优的净零能耗建筑微网优化方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：获取目标建筑所在区域各季度典型日的太阳辐照数据、建筑面积、可敷设光伏组件面积、预计负荷数据、所在区域分时电价机制；步骤2：确定需要优化的参数，建立净零能耗建筑的混合整数线性规划模型；步骤3：定义需要优化的目标函数，使增量效益S与增量成本C之间的差值综合效益W最大；步骤4：定义约束条件；步骤5：应用混合整数线性规划求解器进行计算求解，得到净零能耗建筑的电能调度方案；并进一步推导得出建筑的最优设计参数，包括光伏组件、储能设备的铺设方案，与电网的电能交易方案。2.根据权利要求1所述的考虑综合效益最优的净零能耗建筑微网优化方法，其特征在于：在步骤2中，需要优化的参数包括：目标建筑所需的光伏装机容量、储能设备容量、储能各时段的充放电量、储能电池初始荷电状态、各时段向电网购售电量、电动汽车可充电时段。3.根据权利要求1或2所述的考虑综合效益最优的净零能耗建筑微网优化方法，其特征在于：在步骤三中，增量效益包括目标建筑所带来的增量经济效益Sec、考虑有害气体排放的增量环境效益Sen、以及为社会节约电力投资的增量社会效益Sso；增量成本包括净零能耗建筑的建造成本Cn‑build、向电网购售电的成本Cgrid、运维成本Cop。4.根据权利要求3所述的考虑综合效益最优的净零能耗建筑微网优化方法，其特征在于：目标建筑所带来的增量经济效益Sec的计算方法如下：Sec＝Sec1+Sec2(1)式(1)～(4)中，Qpv为建筑通过自身的光伏组件所获得的全年发电量，单位：kWh/年；λ1和λ2为建筑顶面和朝阳立面的发电系数，Gst为太阳辐照度的标准参考值；考虑到分时电价机制，Ipur为每时段可节约的电网购电费用，单位：元/kWh；IC为建筑通过自身光伏发电在每时段可节约的碳交易费用，单位：元/kWh；n为全年小时数；Ppv为目标建筑所需的光伏组件发电量；考虑有害气体排放的增量环境效益Sen，计算方法如下：式(5)中，j为不同有害气体的种类，m为有害气体总种类数，Gharm为生产1kWh煤电所排放的有害气体量，单位：吨/kWh；Iharm为排放各类有害气体所需的处理成本，单位：元/吨；η为2该地区煤电占总发电量比例；s为净零能耗建筑总建筑面积，单位：m；sc为建筑中节能结构2CN114219172A权利要求书2/2页的建造面积，单位：m2；ε为节能设计系数；增量社会效益Sso计算方法如下：式(6)中，γ为节电综合社会效益单价，单位：元/kWh；τ为节能结构产生的社会效益系数，单位：元/m2。5.根据权利要求4所述的考虑综合效益最优的净零能耗建筑微网优化方法，其特征在于：向电网购售电的成本Cgrid的计算方法如下：式(11)中，Pbuy为该建筑各时段向电网购电量，Psell为各时段向电网售电量，单位：kWh；Cbuy和Csell分别该地区的分时购、售电价格，单位：元/kWh；运维成本Cop的计算方法如下：Cop＝a·Ppv+b·CAstore+c·s(13)式(12)中，a、b、c分别为单位光伏组件、储能设备、净零能耗建筑的运行维护费用。6.根据权利要求5所述的考虑综合效益最优的净