本發(fā)明涉及新型能源，特別涉及一種設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的容量配置方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、設(shè)施農(nóng)業(yè)作為未來農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的主要形式，其綜合用能需求以其自身的特點(diǎn)成為綜合能源網(wǎng)的主要應(yīng)用場景之一。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)能源的需求多元化發(fā)展，以微型燃?xì)廨啓C(jī)或者壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)作為熱電聯(lián)產(chǎn)(combinedheating?andpower，chp)機(jī)組構(gòu)建綜合能源網(wǎng)成為能源綜合利用領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。針對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)場景的研究主要集中在以微型燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)合風(fēng)、光等可再生能源響應(yīng)設(shè)施農(nóng)業(yè)的冷、熱、電負(fù)荷需求方面，可再生能源的波動(dòng)性和燃?xì)廨啓C(jī)的環(huán)保約束成為制約設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)綠色發(fā)展的關(guān)鍵因素。

2、隨著高品質(zhì)干熱巖(hot?dryrock，hdr)資源的發(fā)現(xiàn)，例如共和盆地干熱巖資源富集區(qū)，該地區(qū)遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，建設(shè)輸電線路成本高，加之嚴(yán)格的區(qū)域生態(tài)環(huán)保要求以及發(fā)展綠色高原農(nóng)牧業(yè)的戰(zhàn)略規(guī)劃，非常適合構(gòu)建由干熱巖增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)(hot?dryrockenhanced?geothermal?system，hdr-egs)為上述chp機(jī)組的綜合能源網(wǎng)。

3、然而，目前針對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的研究相對(duì)較少，尤其是針對(duì)hdr-egs的研究，僅圍繞系統(tǒng)熱力循環(huán)的建模和對(duì)比，缺乏針對(duì)具體設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)應(yīng)用場景的探索。并且，干熱巖地?zé)嵩鰪?qiáng)系統(tǒng)開發(fā)難度大，成本高，且靈活性不足，導(dǎo)致無法大規(guī)模應(yīng)用，影響了多種能源的綜合高效利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的容量配置方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，可以為含hdr-egs的設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)提供最優(yōu)的容量配置方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)中多種能源的高效利用。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的容量配置方法，包括以下步驟：

3、根據(jù)設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的架構(gòu)中，以hdr-egs、卡諾電池、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)為電源的電網(wǎng)、以hdr-egs和卡諾電池中的儲(chǔ)熱罐為熱源的熱網(wǎng)、以及通過熱源和/或電源進(jìn)行制冷的冷網(wǎng)，分別建立用于實(shí)現(xiàn)發(fā)電、供熱和制冷三者之間轉(zhuǎn)換的hdr-egs模型、用于將hdr-egs中的地?zé)峁べ|(zhì)轉(zhuǎn)換成為熱網(wǎng)提供的儲(chǔ)熱工質(zhì)的卡諾電池模型、用于實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型、以及用于實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的光伏發(fā)電系統(tǒng)模型，以獲得設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的模型；

4、根據(jù)設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的模型，以滿足預(yù)設(shè)地區(qū)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的負(fù)荷需求所產(chǎn)生的投資成本以及由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的不確定性導(dǎo)致的設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)中多種能源相互轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的運(yùn)行成本最小為目標(biāo)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，以hdr-egs、卡諾電池、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量分別不超過各自對(duì)應(yīng)的裝機(jī)容量為約束條件，建立設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的容量配置模型；

5、求解容量配置模型，得到設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)中hdr-egs、卡諾電池、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量。

6、在一些可選的實(shí)施例中，所述hdr-egs包括熱提取單元、地?zé)岚l(fā)電單元、高溫供熱單元、中溫供熱單元和制冷系統(tǒng)，所述高溫供熱單元包括高溫?fù)Q熱器和第一儲(chǔ)熱自系統(tǒng)，所述中溫供熱單元包括中溫?fù)Q熱器和第二儲(chǔ)熱自系統(tǒng)。

7、在一些可選的實(shí)施例中，所述熱提取單元的模型如下：

8、

9、式中，αt表示用于發(fā)電的地?zé)崮芰肯禂?shù)，βt表示用于供熱的地?zé)崮芰肯禂?shù)，和分別表示經(jīng)過高溫供熱單元和地?zé)岚l(fā)電單元后的地?zé)峁べ|(zhì)的余溫，表示中溫?fù)Q熱器的熱源溫度；

10、所述地?zé)岚l(fā)電單元的模型如下：

11、

12、式中，表示當(dāng)前時(shí)刻地?zé)岚l(fā)電單元的輸出功率，表示發(fā)電效率，cphdr表示地?zé)峁べ|(zhì)的比熱容，表示用于發(fā)電單元的質(zhì)量流量，thdr表示輸入地?zé)岚l(fā)電單元的地?zé)峁べ|(zhì)的溫度；

13、所述高溫?fù)Q熱器的供熱模型如下：

14、

15、式中，mhdr表示地?zé)峁べ|(zhì)的總質(zhì)量流量，表示換熱器高溫側(cè)出口溫度；

16、所述高溫?fù)Q熱器的儲(chǔ)熱模型如下：

17、

18、式中，和cpoil分別表示高溫供熱工質(zhì)的質(zhì)量流量和比熱容，th表示高溫負(fù)荷提供的溫度，toil表示高溫供熱工質(zhì)的初始溫度；

19、所述第一儲(chǔ)熱自系統(tǒng)的模型如下：

20、

21、式中，和分別表示t時(shí)刻的高溫儲(chǔ)熱量、蓄熱/放熱功率和電加熱功率，ηh表示散熱系數(shù)，ηeq表示電換熱系數(shù)，μhc和μhdc為變量均表示預(yù)設(shè)變量；

22、所述中溫?fù)Q熱器的供熱模型如下：

23、

24、式中，表示換熱器的熱源溫度，表示回注溫度；

25、所述中溫?fù)Q熱器的儲(chǔ)熱模型如下：

26、

27、式中，表示中溫供熱工質(zhì)質(zhì)量流量，表示中溫供熱工質(zhì)比熱容，tm,tc分別表示供熱溫度和冷凝水溫度；

28、所述第二儲(chǔ)熱自系統(tǒng)的模型如下：

29、

30、式中，和分別表示t時(shí)刻的中溫儲(chǔ)熱量、蓄熱/放熱功率和電加熱功率，ηm表示散熱系數(shù)，ηeq表示電換熱系數(shù)，μmc和μmdc均表示預(yù)設(shè)變量。

31、在一些可選的實(shí)施例中，所述卡諾電池模型如下：

32、

33、式中，表示進(jìn)入卡諾電池的管殼式換熱器的高溫地?zé)峁べ|(zhì)的質(zhì)量流量，表示進(jìn)入管殼式換熱器的低溫儲(chǔ)熱工質(zhì)的質(zhì)量流量，和cp2,3分別表示地?zé)峁べ|(zhì)的溫度和比熱容，和cp4,5分別表示儲(chǔ)熱工質(zhì)的溫度和比熱容。

34、在一些可選的實(shí)施例中，所述建立設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的容量配置模型，包括：

35、在建立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型和光伏發(fā)電系統(tǒng)模型時(shí)，利用場景生產(chǎn)方法，通過不同風(fēng)速和不同太陽輻照度隨機(jī)生成多個(gè)場景，并為每個(gè)場景生成對(duì)應(yīng)的場景出現(xiàn)概率，以刻畫風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的不確定性

36、在一些可選的實(shí)施例中，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型如下：

37、

38、式中，vt、vrated和分別表示實(shí)際風(fēng)速、切入風(fēng)速、額定風(fēng)速和切出風(fēng)速，pwind表示風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量；

39、所述光伏發(fā)電系統(tǒng)模型如下：

40、

41、式中，st和sr分別表示實(shí)際太陽輻照度和額定太陽輻照度，ppv表示光伏發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量。

42、在一些可選的實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)負(fù)荷需求包括：高溫負(fù)荷、中溫負(fù)荷、冷負(fù)荷以及用電負(fù)荷；

43、其中，所述高溫負(fù)荷包括用于農(nóng)產(chǎn)品烘干的負(fù)荷、用于土壤消毒的蒸汽負(fù)荷；所述中溫負(fù)荷包括由溫室供暖負(fù)荷和生活熱水負(fù)荷；所述冷負(fù)荷為設(shè)施農(nóng)業(yè)的配套冷藏庫；所述用電負(fù)荷包括用于通信照明監(jiān)控的常規(guī)負(fù)荷、促進(jìn)農(nóng)作物生長的設(shè)備負(fù)荷以及各類泵和風(fēng)機(jī)的間歇負(fù)荷。

44、本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的容量配置裝置，包括：

45、第一模型建立模塊，用于根據(jù)設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的架構(gòu)中，以hdr-egs、卡諾電池、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)為電源的電網(wǎng)、以hdr-egs和卡諾電池中的儲(chǔ)熱罐為熱源的熱網(wǎng)、以及通過熱源和/或電源進(jìn)行制冷的冷網(wǎng)，分別建立用于實(shí)現(xiàn)發(fā)電、供熱和制冷三者之間轉(zhuǎn)換的hdr-egs模型、用于將hdr-egs中的地?zé)峁べ|(zhì)轉(zhuǎn)換成為熱網(wǎng)提供的儲(chǔ)熱工質(zhì)的卡諾電池模型、用于實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型、以及用于實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的光伏發(fā)電系統(tǒng)模型，以獲得設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的模型；

46、第二模型建立模塊，用于根據(jù)設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的模型，以滿足預(yù)設(shè)地區(qū)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的負(fù)荷需求所產(chǎn)生的投資成本以及由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的不確定性導(dǎo)致的設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)中多種能源相互轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的運(yùn)行成本最小為目標(biāo)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，以hdr-egs、卡諾電池、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量分別不超過各自對(duì)應(yīng)的裝機(jī)容量為約束條件，建立設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的容量配置模型；

47、容量配置模塊，用于求解容量配置模型，得到設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)中hdr-egs、卡諾電池、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量。

48、本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：至少一個(gè)處理器；以及，與所述至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；其中，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有可被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行，以使所述至少一個(gè)處理器能夠執(zhí)行上述設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的容量配置方法。

49、本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的容量配置方法。

50、本發(fā)明提供的設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的容量配置方法，至少具有以下有益效果：

51、由于干熱巖地?zé)嵩鰪?qiáng)系統(tǒng)hdr-egs靈活性差，難以大規(guī)模應(yīng)用，因此本發(fā)明在含有hdr-egs的設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)中耦合卡諾電池，卡諾電池不受地理?xiàng)l件限制、儲(chǔ)存容量大、效率高，可以幫助解決hdr-egs靈活性差的問題?；诖藖斫⒃O(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的架構(gòu)，該架構(gòu)通過hdr-egs、卡諾電池、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，通過hdr-egs和卡諾電池中的儲(chǔ)熱罐來供熱，以及通過電制冷和熱制冷兩種方式實(shí)現(xiàn)制冷?；谠摷軜?gòu)來建立設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的模型，以建立設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的容量配置模型，通過容量配置模型來確定設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)中各系統(tǒng)的容量配置。

52、而在容量配置模型的建立過程中，本發(fā)明不僅考慮到了預(yù)設(shè)地區(qū)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)的負(fù)荷需求所產(chǎn)生的投資成本，還考慮到了由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的不確定性導(dǎo)致的設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)中多種能源相互轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的運(yùn)行成本，此時(shí)以上述各種成本最小為目標(biāo)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，以hdr-egs、卡諾電池、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量分別不超過各自對(duì)應(yīng)的裝機(jī)容量為約束條件，可以在有效刻畫設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)應(yīng)用場景的基礎(chǔ)上，求解得到一種在該應(yīng)用場景下最優(yōu)的容量配置方案(即設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合能源網(wǎng)中hdr-egs、卡諾電池、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量)，該方案充分發(fā)揮多能源協(xié)同互補(bǔ)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)多種能源綜合高效利用，提高地?zé)豳Y源豐富的地區(qū)的綜合農(nóng)業(yè)發(fā)展水平。