ICS27.010CCSF0437Guidelinesforoperationaloptimizationofdistributedintegratedenergysystems（本草案完成時間：2024.12.2）在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。IDB37/TXXXX—XXXX 2規范性引用文件 3術語和定義 4總則 35基本內容 36數據收集 47用能分析 48優化方案制定 49實施和評價 6附錄A（資料性）含氫分布式綜合能源系統運行優化常用數據記錄表 7附錄B（資料性）含氫分布式綜合能源系統運行優化模塊常見目標及約束 9 DB37/TXXXX—XXXX本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由山東省能源局提出并組織實施。本文件由山東省能源標準化技術委員會歸口。1DB37/TXXXX—XXXX含氫分布式綜合能源系統運行優化指南本文件提供了含氫分布式綜合能源系統運行優化在基本內容、數據收集、用能分析、優化方案制定、方案實施和評價等方面的指導。本文件適用于指導含氫分布式綜合能源系統的運行優化。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2484固結磨具形狀類型、標記和標志GB/T2587用能設備能量平衡通則GB/T3484企業能量平衡通則GB/T8222用電設備電能平衡通則GB/T24499氫氣、氫能與氫能系統術語3術語和定義GB/T24499界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1含氫分布式綜合能源系統hydrogen-containingdistributedintegratedenergysystems以電力、氫氣為重要能源載體，將光伏發電、風力發電和生物質能發電等一種或多種作為主要輸入能源，集成應用電解水制氫、燃料電池發電等能量生產、傳輸、轉換、存儲技術和設備，就地向用戶供能的多能聯產、聯供系統。注：系統結構示例見圖1。2DB37/TXXXX—XXXX圖1系統結構示例3.2系統運行優化systemoperationoptimization根據設定的一個(或幾個)目標，在滿足系統運行限制的情況下，選擇最佳的能源設備輸入/輸出功率調節計劃的過程。3.3時間尺度timescale源荷預測或運行優化的時間范圍。注：季節時間尺度，時間范圍一般為季度或月份；日前時間尺度，時間范圍一般為天；實時時間尺度，時間范圍一般為小時或分鐘。3.4源荷預測predictionofsourceandload對光伏發電、風力發電和生物質能發電等可再生能源發電功率以及氫、電、熱、冷等用戶能源負荷的預測。注：按照不同時間尺度一般分為季節、日前、實時源荷預測。其中，季節源荷預測，采用季節時間尺度，時間分辨率一般為1d；日前源荷預測，采用日前時間尺度，時間分辨率一般為1h；實時源荷預測，采用實時時間尺度，時間分辨率一般為15min或1min。3.5季節優化seasonaloptimization結合季節源荷預測，為實現設定的目標，在滿足系統運行限制和用戶能源需求下，以月份為時間分辨率制定最佳的儲能設備儲量狀態調節計劃。3.6日前優化day-aheadoptimization3DB37/TXXXX—XXXX結合日前源荷預測，為實現設定的目標，在滿足系統運行限制和用戶能源需求下，以小時為時間分辨率制定最佳的能源設備輸入/輸出功率調節計劃。3.7實時優化real-timeoptimization結合實時源荷預測，為實現設定的目標，在滿足系統運行限制和用戶能源需求下，以分鐘為時間分辨率制定最佳的能源設備輸入/輸出功率調整計劃，在線實時修正日前優化。4總則4.1經濟原則在滿足多元用戶能源需求的情況下，宜統籌考慮經濟效益和能源利用率，力求以較少的經濟投入實現較大的能源效益。4.2環保原則在系統運行優化整個過程中，尤其是優化方案制定環節，宜充分考慮環境保護、低碳發展、資源節約等約束性要求。4.3全局最優原則在同時考慮經濟、環保等原則前提下，宜遵循加權最優或多目標最優，對能源設備輸入/輸出功率調節計劃做整體優化。5基本內容系統運行優化（見圖2）包括以下主要內容：a)數據收集；b)用能分析；c)優化方案制定；d)方案實施。圖2系統運行優化流程4DB37/TXXXX—XXXX6數據收集6.1數據收集主要用于用能分析、源荷預測和運行優化模塊的構建。6.2數據收集宜考慮代表性、實效性和一致性等重要因素。6.3數據收集宜包含但不限于以下內容：a)系統結構集成與運行流程；b)氣象數據，包括溫度、空氣濕度、風速、光照、氣壓等，記錄表見附錄A的表A.1；c)可再生能源歷史數據，包括光伏、風力和生物質能等發電功率，記錄表見表A.2；d)用戶能源負荷歷史數據，包括電負荷、冷負荷、熱負荷、氫負荷，記錄表見表A.3；e)主要能源設備參數數據，包括電解水制氫、熱電聯供、儲能等設備容量、額定效率、使用壽命等技術參數，記錄表見表A.4；f)自產和外購能源的價格和熱值。6.4部分收集數據進行相應的處理，包括但不限于歸一化、標準化。7用能分析7.1概述分析與系統生產和用能相關的各種因素對運行優化的影響，以精準地制定貼合實際的優化方案。7.2分析內容7.2.1根據數據收集結果，宜根據GB/T2484繪制系統結構。7.2.2宜對氫、電、熱、冷等子系統進行分析，圍繞氫、電、熱、冷等能源的生產、傳輸、轉換、存儲等環節，以經濟性和環保性為評價指標，全面評估系統能量利用的合理性。7.2.3宜對能源設備的能效和運行特性進行分析。7.2.4對用戶生活和生產用能行為與能源價格、氣象、工作日/非工作日等因素間的關聯關系進行分析。7.3分析方法7.3.1宜使用數據分析工具（如電子表格、數據庫和編程語言等）處理、分析和可視化數據，提升數據利用效率和結果直觀性。7.3.2宜使用適用于能源系統分析的專業仿真軟件進行運行模擬，評估不同條件下的系統性能，為優化決策提供支持。8優化方案制定8.1概述綜合考慮系統運行規律和合理性，在滿足設備可操作性要求下，結合系統實際需求，構建運行優化模塊，形成相應時間尺度的優化方案。8.2構建運行優化模塊5DB37/TXXXX—XXXX8.2.1模塊包含優化目標，包含等式約束、不等式約束，常見目標及約束可參考但不限于附錄B。8.2.2確認優化目標，宜包括但不限于：a)經濟性目標；b)環保性目標。8.2.3確定優化變量，宜包括但不限于：a)電解水制氫輸出功率；b)燃料電池輸出功率；c)儲氫罐的輸入/輸出功率；d)熱電聯供機組輸出功率；e)燃氣鍋爐輸出功率；f)熱泵輸出功率。8.2.4確立等式約束，宜包括但不限于：a)供需平衡約束；b)能量守恒約束，符合GB/T2587、GB/T3484、GB/T8222的要求。8.2.5確立不等式約束，宜包括但不限于：a)能源轉換設備功率上、下限不等式約束；b)儲能設備儲量限制不等式約束；c)設備單位時間內最大減少、增加功率限制不等式約束。8.2.6選擇優化方法，宜滿足以下要求：a)根據用戶負荷的不同，選擇合適的優化時間尺度。b)優化算法根據實際需求開發，包括但不限于進化計算的優化算法、基于強化學習的優化算法。8.2.7執行優化計算，輸出優化結果，宜滿足以下要求：a)執行優化計算時，優先選擇并行方式；b)輸出的優化結果為滿足約束下目標函數在所有可能的解中取得最優值的解。8.3季節優化方案制定8.3.1季節優化宜以季度或月份為時間尺度。8.3.2使用收集、處理后的可再生能源發電功率和用戶能源負荷歷史數據，綜合考慮系統運行特性和氣象信息等因素，經季節預測模型計算得出可再生能源發電功率和用戶能源負荷的預測值。8.3.3利用季節源荷預測數據，考慮光伏發電、風力發電和生物質能發電等可再生能源發電功率的時間分布特征，以及儲氫設備容量和企業生產規劃等季節時間尺度因素，在系統運行優化模塊的基礎上，形成季節運行優化方案。8.3.4季節運行優化方案包括在季節時間尺度上最佳的儲能設備儲量狀態調節計劃。8.4日前優化方案制定8.4.1日前優化宜以天為時間尺度。8.4.2除7.3.2所考慮的因素，還宜考慮用戶生活和生產用能行為等因素，經日前預測模型計算得出可再生能源發電功率和用戶能源負荷的預測值。8.4.3在季節運行優化方案的基礎上，利用日前源荷預測數據，考慮能源設備變工況特性、多能流動態差異性和可再生能源發電隨機性，基于系統運行優化模塊，形成日前優化運行方案。8.4.4日前運行優化方案包括能源設備在日前時間尺度上最佳的運行狀態以及輸入/輸出功率，通過確6DB37/TXXXX—XXXX定各能源設備在日前時間尺度上的運行狀態，制定各能源設備在日前時間尺度上的輸入/輸出功率調節計劃。8.5實時優化方案制定8.5.1實時優化宜以分鐘或小時為時間尺度。8.5.2除7.3.2和7.4.2所考慮的因素，還宜考慮能源設備實時運行工況、實時氣象預報信息等因素，經實時預測模型計算得出可再生能源發電功率和用戶能源負荷的預測值。8.5.3在日前運行優化方案的基礎上，利用實時源荷預測數據，考慮可再生能源發電功率和用戶能源負荷的波動性，基于系統運行優化模塊，形成實時優化運行方案。8.5.4實時運行優化方案包括能源設備在實時時間尺度上最佳的運行狀態以及輸入/輸出功率，通過確定各能源設備在實時時間尺度上的運行狀態，制定各能源設備在實時時間尺度上的輸入/輸出功率調整計劃，在線實時修正日前優化，如實時運行優化與日前運行優化偏差過大，則重新制定日前方案。9實施和評價9.1實施9.1.1優化方案實施前宜進行仿真試驗、編制具體實施方案，按照實施方案規定的步驟和程序實施優化方案，及時記錄相關數據，實施方案表見表A.5。9.1.2實施過程中安全平穩生產是至關重要的，運行過程中發現異常及時處理，運行異常記錄表見表A.6。9.2評價9.2.1優化方案實施后，根據能源設備實際輸入/輸出功率，計算運行經濟成本、環境懲罰成本等關鍵指標，宜全面評估優化方案的運行效果，適時調整運行優化方案，以進一步提升系統性能。方案效果記錄見表A.7。9.2.2根據生產變化持續開展系統運行優化，有條件的企業宜建立必要的技術隊伍和運行優化系統，鼓勵設置相應的崗位、部門，建立完善的考核、激勵機制，保證系統運行優化的長期效果。7DB37/TXXXX—XXXX（資料性）含氫分布式綜合能源系統運行優化常用數據記錄表A.1氣象數據記錄氣象數據記錄見表A.1。表A.1氣象數據記錄表℃%示例：2023.1.10:00-103020005.5100 A.2可再生能源發電功率歷史數據記錄表可再生能源發電功率歷史數據記錄見表A.2。表A.2可再生能源發電功率歷史數據記錄表單位為千瓦示例：2023.1.10:001113.020.0084.54-A.3用戶能源負荷歷史數據記錄表用戶能源負荷歷史數據記錄見表A.3。表A.3用戶能源負荷歷史數據記錄表示例：2023.1.10:001125.001887.100.0072.73-A.4能源設備參數數據記錄表能源設備參數數據記錄見表A.4。表A.4能源設備參數數據記錄表示例：1電制冷機2000η=0.24-1.132+1.237+0.6325.0年2000200-A.5實施方案記錄表實施方案記錄見表A.5。8DB37/TXXXX—XXXX表A.5實施方案記錄表單位為千瓦-示例：2023.1.10:00率-1000.00000.000.001300.001200.00200.000.00250.000.00-A.6運行異常記錄表運行異常記錄見表A.6。表A.6運行異常記錄表示例：2023.1.10:00無無無無-A.7方案效果記錄表方案效果記錄見表A.7。表A.7方案效果記錄表單位為元示例：2023.1.10:003.442.883.282.193.012.073.212.129DB37/TXXXX—XXXX（資料性）含氫分布式綜合能源系統運行優化模塊常見目標及約束B.1優化目標B.1.1經濟性目標經濟性目標，按照公式（B.1）計算：式中：LP——系統運行經濟成本，單位為元（CNY經濟成本越小，經濟性越好，越接近經濟性目標；λj——第j個設備的單位時間運行成本，單位為元/千瓦時（CNY/kW·hP(t)——t時刻時第j個設備的運行功率，單位為千瓦時（kWΔt——單位時間，單位為小時（h）。B.1.2環保性目標環保性目標，按照公式（B.2）計算：式中：LE——系統運行環境懲罰成本，單位為元（CNY環境懲罰成本越小，環保性越好，越接近環保性目標；Ej——第j個設備的單位時間CO2排放量，單位為千克（kg）；yj——碳排放懲罰成本系數，單位為元/千克（CNY/kg）。B.1.3組合目標組合目標與經濟性、環保性目標的關系，按照公式（B.3）計算：l0≤α2≤1式中：Obj——組合目標，單位為元（CNYDB37/TXXXX—XXXXLP——系統運行經濟成本，單位為元（CNYα1——系統運行經濟成本權重系數；LE——系統運行環境懲罰成本，單位為元（CNYα2——系統運行環境懲罰成本權重系數。B.2等式約束B.2.1能量守恒等式約束能量守恒約束，按照公式（B.4）計算：Pin-P式中：Pin——系統能量輸入，單位為千瓦（kWPout——系統能量輸出，單位為千瓦（kWPB.2.2供需平衡等式約束供需平衡約束，按照公式（B.5）計算：P=P