本發(fā)明涉及園區(qū)類電力系統(tǒng)設(shè)計，特別涉及一種基于低碳水平和養(yǎng)殖效益最優(yōu)的畜牧園區(qū)電氣化設(shè)施集成配置方法。

背景技術(shù)：

1、以低碳水平和養(yǎng)殖效益最優(yōu)為目標的電氣化集成方案設(shè)計，是推動畜牧園區(qū)邁向可持續(xù)發(fā)展與智慧養(yǎng)殖的重要手段。通過對園區(qū)綜合能源系統(tǒng)進行科學(xué)的優(yōu)化調(diào)度，精準分析和確定園區(qū)內(nèi)各類電氣化設(shè)施的用能需求及相關(guān)約束條件，確保能源在供給與需求之間實現(xiàn)高度匹配，從而避免資源浪費，提高能源利用效率，從根本上減少能源消耗過程中產(chǎn)生的碳排放，推動園區(qū)邁向低碳化運營。整合清潔能源技術(shù)與現(xiàn)代電氣化設(shè)備，如智能溫控、通風(fēng)、照明及自動化飼喂系統(tǒng)，逐步減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴，最大程度地挖掘和利用可再生能源如太陽能、風(fēng)能等，實現(xiàn)清潔能源在畜牧園區(qū)中的廣泛應(yīng)用。這不僅能夠幫助園區(qū)實現(xiàn)顯著降碳，還將為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域整體的綠色低碳發(fā)展樹立示范標，助力國家“雙碳”戰(zhàn)略目標的穩(wěn)步推進，推動畜牧業(yè)在生態(tài)環(huán)保與經(jīng)濟效益之間找到平衡點，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供堅實的技術(shù)支撐和路徑創(chuàng)新。但是現(xiàn)有的集成配置方案中仍然只是單一維度的解決問題，沒有充分的考慮到多個影響因素，所以并沒有有效的利用能源，減少浪費并降低對外部能源的依賴。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而提出基于低碳水平和養(yǎng)殖效益最優(yōu)的畜牧園區(qū)電氣化設(shè)施集成配置方法。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明提出基于低碳水平和養(yǎng)殖效益最優(yōu)的畜牧園區(qū)電氣化設(shè)施集成配置方法，所述方法包括園區(qū)綜合能源系統(tǒng)集成、園區(qū)用能分配、電氣化設(shè)施的傳能以及總成本優(yōu)化；

3、在園區(qū)綜合能源系統(tǒng)集成中，對發(fā)電側(cè)資源進行協(xié)調(diào)，包括對風(fēng)電、太陽能光伏和天然氣新能源的生產(chǎn)單元以及熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)；在園區(qū)用能分配中，針對能源用戶側(cè)屠宰區(qū)、冷藏區(qū)、養(yǎng)殖區(qū)的不同需求，優(yōu)化調(diào)度方案配置，調(diào)節(jié)各項電氣化設(shè)施的用能，以實現(xiàn)能源的高效利用；在電氣化設(shè)施的傳能中，燃氣輪機產(chǎn)生的熱能將傳輸至余熱回收鍋爐；在總成本優(yōu)化中，目標是實現(xiàn)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)中建設(shè)運行成本、有效碳排放量最小化，通過耦合調(diào)度各類電氣化設(shè)施合理分配用能、傳能；從而可以實現(xiàn)總成本的優(yōu)化。

4、進一步地，所述養(yǎng)殖區(qū)、冷藏區(qū)需要穩(wěn)定的熱、冷能供應(yīng)，而屠宰區(qū)則對電能的連續(xù)性和可靠性有更高要求；在電價低谷時段，增加儲能設(shè)備的充電，而在電價高峰時段則減少購電，利用儲能設(shè)備供電。

5、進一步地，所述園區(qū)綜合能源系統(tǒng)內(nèi)的碳排放源有：外部購電、燃氣輪機gt及余熱回收鍋whb；燃氣輪機設(shè)備模型為：

6、

7、式中，pgt(t)表示單位時段t內(nèi)gt的輸入功率；分別表示gt產(chǎn)電、產(chǎn)熱的效率；表示gt輸入功率的上、下限；pgt,e(t)、pgt,h(t)表示gt在單位時段內(nèi)的發(fā)電功率和發(fā)熱功率；分別表示gt爬坡功率上、下限。

8、進一步地，燃氣輪機產(chǎn)生的熱能將傳輸至余熱回收鍋爐，設(shè)備模型為：

9、pwhb,h(t)＝ηwhbph,whb(t)

10、式中，ph,whb(t)為單位時段t內(nèi)gt到whb的熱功率；ηwhb為whb的轉(zhuǎn)換效率。

11、進一步地，園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的碳排放模型為：

12、

13、系統(tǒng)總體碳排放量msys由外部購電碳排放量me和燃氣輪機及余熱鍋爐碳排放量mmt組成；ngt、nwhb分別為gt和whb的數(shù)量；βe,h為電熱換算系數(shù)；γe,、γh分別為產(chǎn)生單位電功率、單位熱功率的碳排放量；t為調(diào)度周期；pe(t)為單位時段t內(nèi)系統(tǒng)的購電量。

14、進一步地，園區(qū)綜合能源系統(tǒng)運行成本包括購能成本、設(shè)備維護成本、棄光懲罰成本以及售能收益；其模型為：

15、

16、式中，αt、βt分別為單位時段t內(nèi)的購電電價和購氣氣價；pg(t)為單位時段t內(nèi)系統(tǒng)的購氣量；θt為單位時段t內(nèi)向上級電網(wǎng)售電的電價；ψgt、ψwhb、ψe、ψh、ψac分別為燃氣輪機、余熱鍋爐、蓄電池、蓄熱槽和中央空調(diào)的單位運行維護成本；ngt、nwhb、nedis、nhdis、nac分別為各設(shè)備數(shù)量；pac(t)表示單位時段t內(nèi)ac的輸入功率；pedis(t)為單位時段t內(nèi)蓄電池的發(fā)電功率；phdis(t)為單位時段t內(nèi)蓄熱槽的發(fā)熱功率；ψpv為單位棄光懲罰成本；為單位時段t內(nèi)的棄光功率；psell(t)為單位時段t內(nèi)的售電電量。

17、進一步地，以低碳水平和養(yǎng)殖收益最優(yōu)為目標，設(shè)置總目標函數(shù)如下：

18、

19、式中，msys,0、frun,0分別為在單一目標下以低碳水平最優(yōu)和以養(yǎng)殖收益為目標時電氣化設(shè)施集成模型的優(yōu)化結(jié)果；δ為偏好系數(shù),且δ∈[0,1],當δ＝0時,表示系統(tǒng)在方案中僅考慮低碳水平,當δ＝1時,表示系統(tǒng)在方案中僅考慮養(yǎng)殖收益。

20、進一步地，δ設(shè)置為0.5。

21、本發(fā)明具有的有益效果是：

22、本發(fā)明所述方法通過對多元輸入進行集成化方案配置，可以更有效地利用能源，減少浪費，并降低對外部能源的依賴。

技術(shù)特征：

1.基于低碳水平和養(yǎng)殖效益最優(yōu)的畜牧園區(qū)電氣化設(shè)施集成配置方法，其特征在于：所述方法包括園區(qū)綜合能源系統(tǒng)集成、園區(qū)用能分配、電氣化設(shè)施的傳能以及總成本優(yōu)化；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述養(yǎng)殖區(qū)、冷藏區(qū)需要穩(wěn)定的熱、冷能供應(yīng)，而屠宰區(qū)則對電能的連續(xù)性和可靠性有更高要求；在電價低谷時段，增加儲能設(shè)備的充電，而在電價高峰時段則減少購電，利用儲能設(shè)備供電。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述園區(qū)綜合能源系統(tǒng)內(nèi)的碳排放源有：外部購電、燃氣輪機gt及余熱回收鍋whb；燃氣輪機設(shè)備模型為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，燃氣輪機產(chǎn)生的熱能將傳輸至余熱回收鍋爐，設(shè)備模型為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的碳排放模型為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，園區(qū)綜合能源系統(tǒng)運行成本包括購能成本、設(shè)備維護成本、棄光懲罰成本以及售能收益；其模型為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，以低碳水平和養(yǎng)殖收益最優(yōu)為目標，設(shè)置總目標函數(shù)如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，δ設(shè)置為0.5。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出基于低碳水平和養(yǎng)殖效益最優(yōu)的畜牧園區(qū)電氣化設(shè)施集成配置方法，所述方法包括園區(qū)綜合能源系統(tǒng)集成、園區(qū)用能分配、電氣化設(shè)施的傳能以及總成本優(yōu)化。本發(fā)明所述方法通過對多元輸入進行集成化方案配置，可以更有效地利用能源，減少浪費，并降低對外部能源的依賴。

技術(shù)研發(fā)人員：張家郡,張海鋒,李德鑫,王佳蕊,王澤一,王國友,徐偉進,張煒華,李成鋼,王偉,姜棟瀟,陳璟毅,孟祥東,韓文琪,劉暢,侍哲,周書宇,林潤滋
受保護的技術(shù)使用者：國網(wǎng)吉林省電力有限公司長春供電公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28