(19)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 20221087815 3.0 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 国网河北省电力有限公司石家庄供 电分公司 地址 050000 河北省石家庄市新 华区中华 北大街18号 申请人 国网河北省电力有限公司 　 国家电网有限公司 (72)发明人 刘志辉　胡平　赵辉　韩璟琳　 宋航程　董昕　刘亚民　王博　 李亮　刘飞　卢玉舟　戎士敏　 赵杰　王聪　吴斌　高晓策　李娜　 张泽林　安少聪　张伟霞　马凯　 李进国　石立志　田宝　师进冲　 张少博　李小平　苏凯耀　孙珂加　 赵志德　(74)专利代理 机构 石家庄国为知识产权事务所 13120 专利代理师 刘少卿 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 电热气耦合的农村微能源系统协同规划方 法及终端设备 (57)摘要 本申请适用于电力系统规划技术领域， 提供 了一种电热气耦合的农村微能源系统协同规划 方法及终端设备。 该方法包括： 获取目标区域的 历史用能数据及系统参数， 构建目标区域的农村 微能源系统模 型， 并确定该系统模 型的电热气用 能需求和用能特征； 再建立考虑用户侧参与需求 响应的耦合需求响应模型； 耦合为电热气用能需 求耦合； 以经济成本和碳排放量最小为目标， 建 立具有自适应动态权重因子的多目标优化模型； 基于多目标优化模型和 需求响应约束对农村微 能源系统模 型进行优化求解， 得到优化后的农村 微能源系统模 型。 本申请的规划方法能够兼顾农 村微能源系统的经济性与环保性， 避免了权重的 人工过多干预， 实现了农村微能源系统的自适应 优化规划。 权利要求书4页 说明书19页 附图6页 CN 115146868 A 2022.10.04 CN 115146868 A 1.一种电热气耦合的农村微能源系统协同规划方法， 其特 征在于， 包括： 获取目标区域的历史用能数据及系统参数； 基于所述历史用能数据及系统参数， 构建 所述目标区域的农村微能源系统模型； 确定所述农村微能源系统模型的电热气的用能需求和用能特 征； 基于所述农村微 能源系统模型的电热气的用能需求和用能特征， 建立考虑用户侧参与 需求响应的农村微能源系统模型的耦合需求响应模型； 以经济成本和碳排放量最小为目标， 建立具有自适应动态权重因子的多目标优化模 型； 基于所述耦合需求响应模型， 确定所述多目标优化模型的需求响应约束； 基于所述多目标优化模型和所述需求响应约束对所述农村微能源系统模型进行优化 求解， 得到优化后的农村微能源系统模型。 2.如权利要求1所述的电热气耦合的农村微 能源系统协同规划方法， 其特征在于， 所述 基于所述历史用能数据及系统参数， 构建所述目标区域的农村微能源系统模型， 包括： 基于所述历史用能数据及系统参数， 预测所述目标区域在规划时期内的供电需求、 供 热需求和供气需求； 基于所述供电需求、 供热需求和供气需求， 预测所述目标区域需要增加的电源、 热源和 气源情况； 基于所述预测所述目标 区域已有的电源、 热源和气源情况， 以及需要增加的电源、 热源 和气源情况， 构建所述目标区域的农村微能源系统模型。 3.如权利要求1所述的电热气耦合的农村微 能源系统协同规划方法， 其特征在于， 所述 多目标优化模型为： 其中， T为总时段数； F1,i表示成本 目标在i时段的标么值； f1,i和f2,i分别表示成本目标 和碳排放目标在i时段的数值； βi为自适应权重因子， 与 成本目标线性相关； ε1、 ε2为线性相 关系数。 4.如权利要求3所述的电热气耦合的农村微 能源系统协同规划方法， 其特征在于， 所述 经济成本， 包括投资成本、 购气成本、 购电成本、 维护成本以及投资成本； 所述经济成本的最小化目标函数表示 为： CGAS(t)＝R·egasQsource(t) CGEX(t)＝R(ebLb(t)‑esLs(t)) CMC(t)＝R{CPVPPV(t)+CWTPWT(t)+CCHPPCHP(t)+CGFBGGFB(t)+CP2GPP2G(t)+CEBPEB(t)+CEES[PEES,c (t)+PEES,dc(t)]+CTES[PTES,c(t)+PTES,dc(t)]+CGES[PGES,c(t)+PGES,dc(t)]} 其中， T为总时段数； R为年相似日天数； Cin、 CGAS(t)、 CGEX(t)、 CMC(t)分别表示t时段R个相权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115146868 A 2似日下所述农村微能源系统的设备投资成本、 购气成本、 购电成本和设备维护成本； eb、 egas、 es分别为所述农村微 能源系统购气单价、 购电单价、 售电单价； Qsource(t)、 Lb(t)、 Ls(t) 分别表示所述农村微能源系统t时段购气量、 购电量、 售电量； CPV、 CWT、 CCHP、 CGFB、 CP2G、 CEB、 CEES、 CTES和CGES分别表示光伏、 风机、 热电联产机组、 燃气锅炉、 电转气设备、 电锅炉、 储电设 备、 储热设备和储气设备单位维护成本； PPV(t)、 PWT(t)分别表示t时段光伏、 风机出力； PCHP (t)、 GGFB(t)、 PP2G(t)以及PEB(t)分别代表t时段CHP机组的输出电功率、 GFB机组消耗的天然 气功率、 电转气机组的输入电功率以及EB机组的消耗电功率； PEES,c(t)、 PEES,dc(t)分别代表 储电系统t时段电储能充、 放电功率； PTES,c(t)、 PTES,dc(t)分别代表储热系统t时段吸、 放热功 率； PGES,c(t)和PGES,dc(t)分别代表储气系统t时段充、 放气功率； PNs、 Cs、 ns分别表示设备s的 安装容量、 单位容量安装成本以及平均寿命； r 表示折现率； 所述碳排放量， 包括： 考虑CHP机组碳排放量、 GFB锅炉 碳排放量以及与上级电网交互电 能对应的碳 排放量； 所述碳排放量的最小化目标函数表示 为： 其中， mCHP和mGFB分别代表CHP机组和GFB锅炉消耗天然气的CO2排放系数； mgrid代表电网 发电的CO2排放系数； mP2G代表P2G设备产出天然气的CO2吸收系数； GCHP(t)和GP2G(t)分别代表 t时段CHP机组消耗天然气功率和P2G机组输出气功率。 5.如权利要求1所述的电热气耦合的农村微 能源系统协同规划方法， 其特征在于， 所述 耦合需求响应模型为： L＝CΔL+L0 其中， L表示需求响应后负荷； ΔL表示电、 热、 气负荷自身改变量； 矩阵C表示L和ΔL具 体转换关系的耦合矩阵； L0表示初始负荷； 所述考虑电、 热、 气负荷耦合的需求响应模型 具体表示 为： 其中， LP(t)、 LW(t)和LG(t)分别表示需求响应后电负荷、 热负荷以及气负荷； αi,j表示i 类负荷与j类负荷耦合系数， 且αH,P＝αP,H, αH,G＝αGH, αG,P＝αP,G； ζi,j表示i类负荷与j类负荷单 位换算系数， 且ζP,H与 ζH,P， ζH,G与 ζG,H、 ζG,P与 ζP,G互为倒数； ΔLP(t)、 ΔLW(t)和ΔLG(t)分别表 示电负荷、 热负荷以及气负荷自身改变量； LP,0(t)、 LG,0(t)和LW,0(t)分别表示电负荷、 热负 荷以及气负荷的初始负荷。 6.如权利要求5所述的电热气耦合的农村微 能源系统协同规划方法， 其特征在于， 所述 需求响应约束， 包括电负荷需求响应约束、 热负荷需求响应约束和气负荷需求响应约束； 所述电负荷需求响应约束表示 为： 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115146868 A 3