一种虚拟电厂参与农村能源互联网构建的运行优化方法

摘要

本发明涉及一种虚拟电厂参与农村能源互联网构建的运行优化方法，包括如下步骤：分析虚拟电厂参与农村能源互联网构建的典型应用场景；基于典型应用场景，从虚拟电厂参与项目的全寿命周期成本角度，构建虚拟电厂参与农村能源互联网运行模型，包括成本效益模型和运行评估模型；构建虚拟电厂参与农村能源互联网运行敏感性分析模型。本发明能够提高系统的经济性，同时提高能源的利用率，降低资源损耗，减少环境污染。

说明书

技术领域

本发明属于虚拟电厂技术领域，具体涉及一种虚拟电厂参与农村能源互联网构建的运行优化方法。

背景技术

随着我国资源环境约束不断加强，传统集中式能源开发模式难以为继，农村地区凭借其可再生能源开发潜力和空间资源优势，成为开展能源互联网、推动能源结构转型的新主体，如何通过新技术应用创新，加速农村资源能源化成为当前农村能源互联网建设亟需解决的问题，而虚拟电厂通过聚合分布式能源，为实现农村能源互联网优化运行提供了前瞻性的技术解决方案，但是基于虚拟电厂的农村能源互联网建设、运行存在的应用场景，如何降低资源损耗，减少环境污染，同时提高虚拟电厂参与农村能源互联网建设的经济性是目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种虚拟电厂参与农村能源互联网构建的运行优化方法，能够提高系统的经济性，同时提高能源的利用率，降低资源损耗，减少环境污染。

本发明采用的技术方案为：一种虚拟电厂参与农村能源互联网构建的运行优化方法，包括如下步骤：

A：分析虚拟电厂参与农村能源互联网构建的典型应用场景；

B：基于典型应用场景，从虚拟电厂参与项目的全寿命周期成本角度，构建虚拟电厂参与农村能源互联网运行模型，包括成本效益模型和运行评估模型，

所述成本效益模型包括项目的初始投资、年运行维护成本和年收益，

所述运行评估模型包括经济性以及环保与能源，所述经济性采用的指标包括净现值NPV、内部收益率IPR和动态投资回收期T，所述环保与能源采用的指标包括能源利用率和污染物排放量；

C：构建虚拟电厂参与农村能源互联网运行敏感性分析模型，所述敏感性分析的步骤为：

a：确定敏感性分析的指标，包括所述的净现值NPV、内部收益率IPR和动态投资回收期T，

b：选取不确定因素，计算不确定因素变化前后的敏感性分析指标的值，

c：计算得出不确定因素变动时对敏感性分析指标的影响度，计算公式为：

式中，F为不确定因素，ΔF为不确定因素的变化率，E

具体地，所述项目的初始投资为各个设备的总投资费用，具体为：

式中，C

将项目的初始投资贴现到每年，得到每年的投资费用为：

式中，

具体地，所述年运行维护成本为各个设备的总运行维护成本费用，具体为：

式中，

具体地，所述年收益具体为：

式中，

具体地，所述净现值NPV的计算公式为：

所述内部收益率IPR指资金流入现值总额与资金流出现值总额相等，净现值等于零时的折现率，具体为

所述动态投资回收期T指的是使累积经济利益等于初始投资成本所需的时间，具体为

具体地，所述能源利用率是指能源产出与投入的比值，具体为

式中，η

所述污染物排放量指系统产生污染物的总量，具体为

式中，

具体地，所述不确定因素包括所述项目的初始投资中的设备单位投资和设备容量。

本发明的有益效果：本发明通过确定虚拟电厂参与农村能源互联网构建的典型应用场景，并给予典型应用场景，利用算法对虚拟电厂参与农村能源互联网运行模型进行分析，能够得出提高系统经济性的运行方案，提高能源的利用效率，减少环境污染，同时能够构建出敏感性分析模型，便于对系统经济性进行分析。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，以下结合实施例具体说明。

如图1所示，本发明包括如下步骤：

A：分析虚拟电厂参与农村能源互联网构建的典型应用场景；

B：基于典型应用场景，从虚拟电厂参与项目的全寿命周期成本角度，构建虚拟电厂参与农村能源互联网运行模型，包括成本效益模型和运行评估模型，

所述成本效益模型包括项目的初始投资、年运行维护成本和年收益，

所述项目的初始投资为各个设备的总投资费用，具体为：

式中，C

将项目的初始投资贴现到每年，得到每年的投资费用为：

式中，

所述年运行维护成本为各个设备的总运行维护成本费用，具体为：

式中，

所述年收益具体为：

式中，

所述运行评估模型包括经济性以及环保与能源，所述经济性采用的指标包括净现值NPV、内部收益率IPR和动态投资回收期T，所述环保与能源采用的指标包括能源利用率和污染物排放量，

所述净现值NPV的计算公式为：

所述内部收益率IPR指资金流入现值总额与资金流出现值总额相等，净现值等于零时的折现率，具体为

所述动态投资回收期T指的是使累积经济利益等于初始投资成本所需的时间，具体为

所述能源利用率是指能源产出与投入的比值，具体为

式中，η

所述污染物排放量指系统产生污染物的总量，具体为

式中，

C：构建虚拟电厂参与农村能源互联网运行敏感性分析模型，所述敏感性分析的步骤为：

a：确定敏感性分析的指标，包括所述的净现值NPV、内部收益率IPR和动态投资回收期T，

b：选取不确定因素，所述不确定因素包括所述项目的初始投资中的设备单位投资和设备容量，计算不确定因素变化前后的敏感性分析指标的值，

c：计算得出不确定因素变动时对敏感性分析指标的影响度，计算公式为：

式中，F为不确定因素，ΔF为不确定因素的变化率，E

以河南虚拟电厂参与农村能源互联网建设进行实证分析，以农村集中用能、农村家庭生活、农村农业养殖业和农村工业产业为四种典型应用场景，“农村集中用能”主要体现为农村新型集中型社区，村民集中生活，用能集中，负荷种类通常包含：电、热、冷负荷，且负荷总量较大，由多能互补运行商或电网统一调度供应用能需求，适合大型分布式机组供应负荷需求。“农村家庭生活”主要体现为农村现有分散式个体家庭，用能分散，负荷种类通常包含：电、热、冷负荷，但负荷总量较小，多为自给自足型，可由家庭用户自行设计，适合小型分布式机组供应负荷需求。“农村农业养殖业”主要体现为农村(集中或个体)农业生产，如利用清洁能源抽水灌溉、光照大棚、沼气池沼渣循环利用，主要负荷种类通常包括：电负荷和热负荷，由生产规模大小确定分布式机组的大小。“农村工业产业”主要体现为农村新型工业产业园区，与城市工业园区类似，集中用能，且有明显的用能峰谷时段，主要负荷种类通常包括：电、热、冷、气等多种负荷，且用能量一般较大，适合大型分布式机组供应负荷需求，适合由多能互补运营商或电网统一调度供应用能需求。

各类设备参数设置如表1所示：

表1设备参数及成本设置

基于表1的设备参数与净现值、内部收益率、投资回收期、能源利用率、污染物排放量的计算公式，然后得到四种场景下的运行评估指标值如表2所示：

表2四种典型场景下的运行评估指标值

为了验证本文提出的农村能源互联网运行优化方法的效果，采用净现值、内部收益率、投资回收期、能源利用率、污染物排放量指标对传统的农村供能方法进行评估，评估结果如表3所示：

表3四种典型场景传统模式下的运行评估指标值

对比表3与表2可知，传统的供能方案投资回收期慢，净现值小，能源利用效率低，污染物排放量大，说明运用本发明提出的运行优化方法能够提高系统的经济性，同时提高能源的利用效率，降低资源损耗，减少环境污染。

最后，选取投资收益率相对较低的虚拟电厂+农村工业产业用能模式进行敏感性分析，选取项目净现值、内部收益率、投资回收期作为敏感性分析指标，选取建设规模作为不确定性因素，包括设备单位投资和设备容量，根据敏感性分析公式，得到敏感性分析结果如表4所示：

表4敏感性分析结果

由表4可知，随着建设规模的扩大(负荷的增加)，系统的经济性呈现逐渐向好的趋势，因此，在进行多能互补系统建设过程中，要重视系统多能满足的负荷量，基于负荷量搭建多能互补系统，以实现更好的经济效益。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。