(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 202111635559.8 (22)申请日 2021.12.2 9 (71)申请人 国网江苏电力设计咨询有限公司 地址 210000 江苏省南京市 鼓楼区中山路 251号 (72)发明人 李妍　汪德成　张群　 (74)专利代理 机构 北京德崇智捷知识产权代理 有限公司 1 1467 代理人 王斌 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种综合能源系统能耗优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种综合能源系统能耗优化 方法， 包括如下步骤： 采用热平衡法对用能建筑 进行全年负荷模拟， 得到预定时间段的逐时负 荷； 考虑各种设备运行方式及功率特性， 建立各 设备的可靠数学模型并在仿真平台进行能量传 输的耦合连接； 基于前两个步骤 得到的负荷分布 特点和设备性能制定设备运行控制策略， 分析系 统能效主要影 响参数； 定义优化参数变量并建立 预定时间段运行的目标函数， 连接优化平台进行 系统参数优化。 本发明公开的综合能源系统能耗 优化方法， 将每个主要设备模块化， 能量在模块 间传输， 在模块内部计算， 简化了复合能源系统 约束条件的设置， 可进行复杂系统中单个设备具 体参数优化， 为能源数字化技术的发展提供了参 考。 权利要求书3页 说明书4页 附图2页 CN 114218808 A 2022.03.22 CN 114218808 A 1.一种综合能源系统能耗优化方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 采用热平衡法对用能建筑进行全年负荷模拟， 得到预定时间段的逐时负荷； 考虑各种设备运行方式及功率特性， 建立各设备的可靠数学模型并在仿真平台进行能 量传输的耦合连接； 基于前两个步骤得到的负荷分布特点和设备性能制定设备运行控制策略， 分析系统能 效主要影响参数； 定义优化参数变量并建立预定时间段运行的目标函数， 连接优化平台进行系统参数优 化。 2.根据权利要求1所述的综合 能源系统能耗优化方法， 其特征在于： 采用热平衡法对用 能建筑进行全年负荷模拟， 得到预定时间段的逐时负荷， 包括： 获取用能区建筑群典型建筑相关参数， 包括室外气象参数、 建筑面积、 建筑层高、 建筑 围护结构、 窗墙比、 窗户玻璃材 料、 室内照明、 用电设备、 人员分布及时间表； 利用能耗模拟软件进行具体建筑形式的计算， 考虑 建筑物朝向、 窗墙比、 建筑平面布局 的影响， 进行建筑内扰、 通风、 各种围护构件的计算， 对围护 结构的选材、 组合、 及保温及隔 热进行模拟分析， 从而得 出各个建筑及整体建筑群的逐时冷负荷、 热负荷。 3.根据权利要求1所述的综合 能源系统能耗优化方法， 其特征在于： 考虑各种设备运行 方式及功率特性， 建立各设备 的可靠数学模型并在仿真平台进行能量传输的耦合连接， 包 括： 建立空气源热泵模型、 冷水机组模型及光伏板模型： 读取得到的预定时间段的逐时负荷， 计算逐时回水温度tw， 将计算逐时回水温度tw出的 传入冷水机组和空气源热泵模块； 空气源热泵模型为： P+CAP＝MashpC|tw‑tg| 其中： CAP为制冷量或制热量； CAPh为制热量； CAPc为制冷量； COP为制热性能系数或制冷 性能系数； COPh为制热性能系数； COPc为制冷性能系数； td为室外干球温度， 由气象模块传 入； tw为逐时回水温度； tg为供水温度； a1‑a6、 b1‑b6、 c1‑c16、 d1‑d6为拟合系数； P为空气源热泵耗电量； Mashp为空气源热泵水流 量； C为水的比热； 空气源热泵模型每 个时间步长计算 一次将计算出的供 水温度tg传给水泵模块； 冷水机组模型为： CAPmax＝CAP0·CAPr权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114218808 A 2P0Pr1Pr2+PLR·CAPmax＝MwshpC|tw‑tg′| Pr2＝e3+e4PLR+e5PLR2 其中， CAPmax为满负荷运行时的制冷量； CAP0为额定工况下运行时的制冷量； CAPr为机组 在实际工况下制冷量的修正系数； C OP为冷水机组能效； PL R为部分负荷率； Q为 实际负荷量， 由负荷模块传入； P0为热泵机组在额定工况下所需输入功率； Pr1为满负荷下热泵机组输入 功率修正系数； Pr2为部分负荷下热泵机 组输入功率修正系数； rme为蒸发器侧实际水流量与 额定水流量的比值； rmc为冷凝器侧实际水流量与额定水流量的比值； rTeo为蒸发器侧实际出 口水温与额定出口水温的比值； rTci为冷凝器侧实际回水 水温与额定回水 水温的比值； e1‑e5、 f1‑f4、 g1‑g4、 h1‑h4、 i1‑i4、 j1‑j2均为拟合参数， 拟合系数为常量； Mwshp为冷水机组 水流量， 由水泵模块输入； 冷水机组模型每 个时间步长计算 一次将计算出的出 水温度tg ′传入水泵模块； 根据水泵模块计算两种冷热源供水混合后的流量和温度， 计算出回水温度传入冷热源 入口形成闭环； 光伏板模型： 式中， I为电流； Io为二极管反向饱和电流； Io， ref为参考条件下二极管反向饱和电流； IL 为单模块光电流； IL， ref为参考条件下单模块光电流； V为电压； Tc为温度； Tc， ref为参考条件下 的温度； Rs、 γ、 q、 k为常数； GT为总入射辐 射， 是光伏板倾角 θ和 太阳辐射量的函数； GT， ref为 参考条件下的入射辐射； 光伏板模块计算逐时发电量传输给逆变器， 逆变器根据 逐时系统耗电量、 光伏发电量、 电池电量和内置的控制逻辑决定逐时电流 流向。 4.根据权利要求1所述的综合能源系统能耗优化方法， 其特 征在于： 基于得到的负荷分布特点和设备性能制定设备运行控制策略， 进行全年8760小时的仿 真运行后做逐时能耗分项统计， 系统能效主 要影响参数为Mashp和Mwshp、 光伏板倾角 θ 。 5.根据权利要求1所述的综合 能源系统能耗优化方法， 其特征在于： 定义优化参数变量权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114218808 A 3