本發(fā)明涉及能源管理與，具體為一種基于多能互補的工業(yè)綠色低碳能量協(xié)同控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
1、隨著全球?qū)沙掷m(xù)發(fā)展的關(guān)注加深，工業(yè)領(lǐng)域逐步向綠色低碳轉(zhuǎn)型。工業(yè)生產(chǎn)通常具有較高的能源消耗，同時存在一定的不可避免的能源浪費。傳統(tǒng)依賴化石燃料的能源供應(yīng)模式，不僅會導(dǎo)致運營成本上升，還會帶來環(huán)境污染和溫室氣體排放等一系列問題。因此，如何在工業(yè)生產(chǎn)過程中提高能效并且降低碳排放，成為亟待解決的問題。
2、近年來，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源技術(shù)的發(fā)展為工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支持，但是由于風(fēng)能和光伏發(fā)電的波動性與不穩(wěn)定性，單一能源形式的利用效果往往受到限制。因此，如何實現(xiàn)不同能源之間的互補與協(xié)同調(diào)度，成為提高能源利用效率、減少對化石能源依賴的關(guān)鍵。
3、傳統(tǒng)的工業(yè)能源管理系統(tǒng)多采用基于需求的調(diào)度策略，忽視了不同能源形式之間的協(xié)同優(yōu)化，特別是在風(fēng)力、光伏、余熱等多種能源共同參與時，如何最大化利用能源并減少化石能源的消耗，成為研究的熱點問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于多能互補的工業(yè)綠色低碳能量協(xié)同控制系統(tǒng)，其能夠通過合理的能源調(diào)度策略，提升系統(tǒng)的經(jīng)濟性和效率，實現(xiàn)能源的高效利用和綠色低碳目標(biāo)，同時本發(fā)明還提供了對應(yīng)的能量調(diào)度控制方法。
2、其技術(shù)方案是這樣的：一種基于多能互補的工業(yè)綠色低碳能量協(xié)同控制系統(tǒng)，其特征在于，其包括能源輸入單元、能源管理控制中心、負荷調(diào)度單元和能量存儲單元；
3、能源輸入單元：包括風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、余熱發(fā)電裝置、余壓發(fā)電裝置、燃料電池，各能源輸入單元通過傳感器實時監(jiān)測能源生成情況數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)反饋至能源管理控制中心；
4、能源管理控制中心：負責(zé)協(xié)調(diào)與調(diào)度不同能源輸入單元，通過優(yōu)化算法與實時數(shù)據(jù)分析，判斷能源供應(yīng)情況、負荷需求和環(huán)境條件，做出最優(yōu)調(diào)度決策。
5、負荷調(diào)度單元：根據(jù)能源管理控制中心的指令，調(diào)節(jié)能源輸入單元內(nèi)各個能源的輸出，滿足不同負荷需求，在能源供應(yīng)和需求波動的情況下，調(diào)整各能源輸入單元的輸入比例，確保負荷平衡。
6、能量存儲單元：儲存來自包括風(fēng)力和光伏在內(nèi)的波動性較大的可再生能源，當(dāng)需求較高時，能量存儲單元釋放儲存電能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
7、一種上述系統(tǒng)的能量調(diào)度控制方法，其特征在于，其包括：
8、系統(tǒng)模型建立與負荷預(yù)測：利用歷史數(shù)據(jù)與實時監(jiān)控數(shù)據(jù)，構(gòu)建負荷預(yù)測模型，預(yù)測不同時間段內(nèi)的電力負荷需求；
9、能源供應(yīng)情況評估：根據(jù)風(fēng)力、光伏、余熱、余壓、燃料電池的發(fā)電情況，結(jié)合各類能源的供需數(shù)據(jù)，評估當(dāng)前能源的供應(yīng)量與波動性；
10、ace調(diào)頻優(yōu)化：通過實時監(jiān)控與分析電力系統(tǒng)頻率偏差，ace調(diào)頻方法判斷系統(tǒng)能量供應(yīng)是否平衡，如果某一類能源過剩，系統(tǒng)通過能量存儲單元儲存電能，如果供應(yīng)不足，則通過其他能源輸入單元進行補充；
11、多能互補調(diào)度：采用多能互補策略將風(fēng)力、光伏、余熱、余壓的回收能源優(yōu)勢相結(jié)合，形成協(xié)同互補的供能結(jié)構(gòu)；
12、系統(tǒng)動態(tài)調(diào)節(jié)與優(yōu)化：基于實時數(shù)據(jù)與反饋信息，控制系統(tǒng)對調(diào)度方案進行動態(tài)調(diào)整。
13、其進一步特征在于，ace調(diào)頻方法如下：建立多能互補系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，假設(shè)系統(tǒng)中存在多個能量源，包括風(fēng)力發(fā)電pwind、光伏發(fā)電ppv、余熱余壓發(fā)電pwaste以及燃料電池pfuel，設(shè)定系統(tǒng)的總負荷需求為pload，總能量輸出為ptotal＝pwind+ppv+pwaste+pfuel+pstorage，其中，pstorage為儲能系統(tǒng)的輸出功率，能夠根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)；假設(shè)系統(tǒng)的負荷需求與發(fā)電能力之間存在一定的誤差，即δp＝pload-ptotal，其中δp為負荷缺口或過剩量(對應(yīng)風(fēng)力發(fā)電pwind、光伏發(fā)電ppv、余熱余壓發(fā)電pwaste以及燃料電池pfuel)，引入了調(diào)頻系數(shù)kf和調(diào)度系數(shù)ks來優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)度，
14、
15、其中和分別為風(fēng)電、光伏、余熱余壓、燃料電池的預(yù)測功率，目標(biāo)函數(shù)表示為其中，ci為能源類型i的單位成本，pi為能源類型i的輸出功率，λ為調(diào)頻誤差的懲罰因子，控制優(yōu)化過程中的頻率調(diào)節(jié)精度，約束條件包括各能源輸出功率的上限和下限，以及總負荷需求：
16、pwind,min≤pwind≤pwind,max
17、ppv,min≤ppv≤ppv,max
18、pwaste,min≤pwaste≤pwaste,max
19、pfuel,min≤pfuel≤pfuel,max
20、pstorage,min≤pstorage≤pstorage,max；
21、使用粒子群優(yōu)化算法求解該優(yōu)化問題：
22、初始化粒子群：隨機生成多個粒子，每個粒子代表一個可能的能源輸出配置；
23、計算適應(yīng)度：根據(jù)目標(biāo)函數(shù)j，計算每個粒子的適應(yīng)度，適應(yīng)度值表示系統(tǒng)的優(yōu)化程度，適應(yīng)度越高，表示系統(tǒng)運行效果越好；
24、更新粒子位置與速度：粒子根據(jù)歷史經(jīng)驗和群體經(jīng)驗調(diào)整能源輸出功率：
25、vi(t+1)＝wvi(t)+c1r1(pi-xi(t))+c2r2(g-xi(t))
26、xi(t+1)＝xi(t)+vi(t+1)
27、其中，vi為粒子的速度，xi為粒子的位置，pi為粒子的歷史最佳位置，g為全局最佳位置，w為全局最佳位置，c1，c2為加速因子，r1，r2為隨機數(shù)。當(dāng)適應(yīng)度滿足某一設(shè)定的閾值或者最大迭代次數(shù)達到時，算法停止，輸出最佳解；
28、經(jīng)過多次迭代，粒子群算法給出一組最優(yōu)的能源輸出功率配置，即每個能源模塊應(yīng)輸出的功率，這些配置將最小化運行成本并滿足負荷需求。
29、采用本發(fā)明后，通過結(jié)合風(fēng)力、光伏及余熱回收等能源形式，系統(tǒng)能夠最大化利用工業(yè)生產(chǎn)過程中的能源，避免能源浪費，采用ace調(diào)頻優(yōu)化控制方法，實時評估不同能源的供應(yīng)情況與需求波動，實現(xiàn)能源供需匹配，提高系統(tǒng)運行效率和可靠性，通過多能互補與優(yōu)化調(diào)度，系統(tǒng)能在不同電負荷情境下選擇最優(yōu)的能源組合，降低能源采購成本并提升能源利用率，通過合理調(diào)度各類低碳能源，減少對化石燃料的依賴，降低工業(yè)生產(chǎn)過程中的碳排放，推動綠色低碳目標(biāo)實現(xiàn)。
1.一種基于多能互補的工業(yè)綠色低碳能量協(xié)同控制系統(tǒng)，其特征在于，其包括能源輸入單元、能源管理控制中心、負荷調(diào)度單元和能量存儲單元；
2.一種上述系統(tǒng)的能量調(diào)度控制方法，其特征在于，其包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種上述系統(tǒng)的能量調(diào)度控制方法，其特征在于，ace調(diào)頻方法如下：建立多能互補系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，假設(shè)系統(tǒng)中存在多個能量源，包括風(fēng)力發(fā)電pwind、光伏發(fā)電ppv、余熱余壓發(fā)電pwaste以及燃料電池pfuel，設(shè)定系統(tǒng)的總負荷需求為pload，總能量輸出為ptotal＝pwind+ppv+pwaste+pfuel+pstorage，其中，pstorage為儲能系統(tǒng)的輸出功率，能夠根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)；假設(shè)系統(tǒng)的負荷需求與發(fā)電能力之間存在一定的誤差，即δp＝pload-ptotal，其中δp為負荷缺口或過剩量(對應(yīng)風(fēng)力發(fā)電pwind、光伏發(fā)電ppv、余熱余壓發(fā)電pwaste以及燃料電池pfuel)，引入了調(diào)頻系數(shù)kf和調(diào)度系數(shù)ks來優(yōu)化系統(tǒng)調(diào)度，