的功率輸出模型可表示為：
[0066] 式（7)中：Ppv表示光伏電池組件的輸出功率（kW)，GINC表示輻照強度（W/m2) ;PPV 表示輻照強度為6^時，組件的輸出功率（kW) ;GST。表示標準測試條件（1000W/m2,25°C)下 的輻照強度；PST。表示標準測試條件下組件的最大輸出功率（kW) ;k表示功率溫度系數(shù)；T。 表示光伏電池溫度；I；表示參考溫度。
[0067] 所述的能量損耗包括網(wǎng)級損耗、饋線級損耗和配變級損耗，表示為：
[0069] 式中，Ejj= 1，2, ???，]!，其中，Ej表示能量在不同層級不同元件的損耗，j表示元 件編號，n表示元件數(shù)量，所述的網(wǎng)級損耗包括有線路損耗，所述的饋線級損耗和配變級損 耗均包括線路損耗和變壓器損耗。
[0070] 所述的線路損耗是能量輸入流經(jīng)導線時以熱能形式散發(fā)的功率損失，包括有：由 于電流流經(jīng)有電阻的導線造成的有功功率損耗，由于線路有電壓而線間和線對接之間的絕 緣有漏電造成的有功功率損耗，以及電暈損耗，其中，由于電流流經(jīng)有電阻的導線造成的有 功功率損耗是線損的最主要部分，計算公式見式如下，另外兩部分的損耗只占極少的比例， 不考慮，
[0072] 式中，Ap表示線路損耗，P、Q分別為流經(jīng)路線的有功功率和無功功率；U為路線 上與P、Q同一點測得的電壓；R為線路的電阻，與導線的截面、導線的材料和線路的長度有 關。
[0073] 所述的變壓器損耗是指電能流經(jīng)變壓器時以熱能形式散發(fā)的功率損耗，包括鐵損 和銅損，其中，鐵損近似等于變壓器的額定電壓下的空載損耗，銅損進行近似等于額定負載 下的短路損耗與平均負載系數(shù)平方的乘積，計算公式如下：
[0074] APT=PFe+Pcu=P〇+f32Pk (11)
[0075] 式（11)中，APT表示變壓器損耗，PFe為鐵損，Peu為銅損，P。為空載損耗，PK為額 定負載損耗，0為平均負載系數(shù)。
[0076] 所述的能量消耗中的各終端用戶的能量流動E。包括有工業(yè)用戶、公共機構和大型 數(shù)據(jù)中心的能量流動，表示為：
[0078] 式中，Eii= 1，2,…，m，其中，示能量在各典型終端用戶的消耗，i表示終端 用戶編號，m表示終端用戶數(shù)量。
[0079] 所述的工業(yè)用戶的能量流動包括有輸入端分別連接電網(wǎng)供電、分布式電源、化石 燃料的能量轉換模塊、能量利用模塊和能量回收模塊，所述的能量轉換模塊、能量利用模塊 和能量回收模塊的輸出均包括有向產(chǎn)品、副產(chǎn)品輸出的能量和回收自用能量。工業(yè)用戶的 能量流動過程是一個復雜的網(wǎng)絡，見圖4所示。工業(yè)用戶能量流網(wǎng)絡涉及的能源介質眾多， 各種能源介質的轉換方式多樣，每種轉換方式又需要經(jīng)過多次傳輸、多個轉換設備才能完 成，而且各轉換方式之間還相互交叉。
[0080] 所述的公共機構的能量流動是指冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，所述冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的能量輸 入端分別連接電網(wǎng)供電、化石燃料和水，所述冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的輸出端分別連接電能、熱能 和冷能。公共機構的能量流動過程見圖5所示。冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)可用于一棟或者多棟建筑 的冷、熱、電能供應，系統(tǒng)的發(fā)電供用戶自用，不僅減少了碳化物和有害氣體的排放，而且提 高了能源的利用效率。公共機構中的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)多采用"冗余"設計，它是在系統(tǒng)或設 備完成任務起關鍵作用的地方，增加一套通道、單元或設備。當該部分出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)仍 能正常工作，從而減少系統(tǒng)或設備的故障率，提高其可靠性。
[0081 ] 所述的大型數(shù)據(jù)中心的能量流動包括有分別連接電網(wǎng)供電的配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng) 和IT設備。大型數(shù)據(jù)中心的能量流動過程見圖6所示。能量來源為電網(wǎng)供電，能量消耗由 配電系統(tǒng)耗電量、制冷系統(tǒng)耗電量和IT設備耗電量三部分組成。
[0082] 下面給出具體實例：
[0083] 選取智能園區(qū)Z為典型園區(qū)，將園區(qū)Z的能量傳遞系統(tǒng)分為供熱系統(tǒng)和供電系統(tǒng)， 分別分析園區(qū)Z供熱系統(tǒng)和供電系統(tǒng)的能量來源和能量利用，并構建園區(qū)Z的多級能耗傳 遞模型。
[0084] 1)能量來源
[0085] 園區(qū)Z的能量傳遞主要包括熱能傳遞和電能傳遞。
[0086] (1)供熱系統(tǒng)
[0087] Z園區(qū)采用以燃煤鍋爐為熱源的集中供熱系統(tǒng)。供熱中心鍋爐房設有裝機容量為 2X20t/h蒸汽鍋爐和1X29麗熱水鍋爐，1座汽水換首站；擁有熱水管網(wǎng)111km，蒸汽管網(wǎng) 17. 8km，供熱面積為224. 2萬m2,供熱能力為每小時80t蒸汽（采暖折合成蒸汽）。
[0088] 2014年，Z園區(qū)集中供熱系統(tǒng)所消耗的能源種類包括煤炭、電力和水。其中，煤炭 實物用量為27392丨；電力為172.05萬1^11，；自來水用量為256196丨。按當量值計算，能源 消耗總量為19814. 19tce。
[0089] (2)供電系統(tǒng)
[0090] Z園區(qū)目前由1座110kV變電站T供電，主變容量為2X50MVA，電壓等級為 110/10kV。由15回10kV中壓電纜線路供電，其中公用線路9回，公用線路總長度為72. 5km; 專用線路6回，專用線路總長度為14. 6km;10kV線路總長度為87.lkm。共有10kV配變105 臺，總容量為756MVA。
[0091] 2014年，Z園區(qū)供電系統(tǒng)所消耗的能源為電能，共消耗7. 2億kWh。
[0092] 2)能量利用
[0093] (1)供熱系統(tǒng)
[0094] Z園區(qū)集中供熱系統(tǒng)的能量利用可分為加工轉換（鍋爐）、輸送分配（熱能和電能 輸送和分配損失等）、終端使用（蒸汽和熱水用戶）三個環(huán)節(jié)。能源消耗流向如圖7所示。
[0095] 從圖8和圖9可以看出，供熱水系統(tǒng)的總能源效率是50. 72%，供蒸汽系統(tǒng)的總能 源效率是42. 45%，而且熱損失均集中在熱源廠、熱力管網(wǎng)。
[0096] (2)供電系統(tǒng)
[0097] Z園區(qū)2014年全社會用電量為7. 2億kWh，年人均用電量指標6000kWh/人，最大 負荷為14. 4萬kW。
[0098] 2014年Z園區(qū)的綜合網(wǎng)損率為7. 9%，電量損耗共計0.57億kWh。可見，Z園區(qū)的 電量損耗較高。
[0099] 3)Z園區(qū)多級能耗傳遞模型
[0100] 根據(jù)上述分析，構建Z園區(qū)多級能耗傳遞模型，見圖10。
【主權項】
1. 一種智能園區(qū)多級能耗傳遞模型，其特征在于，包括，能量輸入、能量損耗和能量消 耗三部分，所述的能量輸入是向智能園區(qū)輸入的多種類型的能源E1;所述的能量損耗是輸 入的能源在梯級利用時的損耗^，所述的能量消耗是輸入的能源在智能園區(qū)中各終端用戶 的能量流動Ec，其中： E1 = E c+El (I)02. 根據(jù)權利要求1所述的一種智能園區(qū)多級能耗傳遞模型，其特征在于，所述的能量 輸入包括有電網(wǎng)供電、分布式電源、化石燃料和水，表不為： E1 = E p+ED+EF+Eff (2) 式中，Ep表不電網(wǎng)輸入，E。表不分布式電源輸入，E [?表不化石燃料能源輸入，E ￥表不水 能源輸入。3. 根據(jù)權利要求2所述的一種智能園區(qū)多級能耗傳遞模型，其特征在于，所述的分布 式電源包括有風力發(fā)電和光伏發(fā)電。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種智能園區(qū)多級能耗傳遞模型，其特征在于，所述的能量 損耗包括網(wǎng)級損耗、饋線級損耗和配變級損耗，表示為：(9) 式中，Ej j = 1，2,…，n，其中，Ej表示能量在不同層級不同元件的損耗，j表示元件編 號，η表示元件數(shù)量，所述的網(wǎng)級損耗包括有線路損耗，所述的饋線級損耗和配變級損耗均 包括線路損耗和變壓器損耗。5. 根據(jù)權利要求4所述的一種智能園區(qū)多級能耗傳遞模型，其特征在于，所述的線路 損耗是能量輸入流經(jīng)導線時以熱能形式散發(fā)的功率損失，包括有：由于電流流經(jīng)有電阻的 導線造成的有功功率損耗，由于線路有電壓而線間和線對接之間的絕緣有漏電造成的有功 功率損耗，以及電暈損耗，其中，由于電流流經(jīng)有電阻的導線造成的有功功率損耗是線損的 最主要部分，計算公式見式如下，另外兩部分的損耗只占極少的比例，不考慮，(10) 式中，Λ P表示線路損耗，P、Q分別為流經(jīng)路線的有功功率和無功功率；U為路線上與 P、Q同一點測得的電壓；R為線路的電阻，與導線的截面、導線的材料和線路的長度有關。6. 根據(jù)權利要求4所述的一種智能園區(qū)多級能耗傳遞模型，其特征在于，所述的變壓 器損耗是指電能流經(jīng)變壓器時以熱能形式散發(fā)的功率損耗，包括鐵損和銅損，其中，鐵損近 似等于變壓器的額定電壓下的空載損耗，銅損進行近似等于額定負載下的短路損耗與平均 負載系數(shù)平方的乘積，計算公式如下： APT=PFe+Pcu=P〇+02Pk (11) 式中，Λ Pt表示變壓器損耗，P 為鐵損，P為銅損，P C1為空載損耗，P κ為額定負載損耗， β為平均負載系數(shù)。7. 根據(jù)權利要求1所述的一種智能園區(qū)多級能耗傳遞模型，其特征在于，所述的能量 消耗中的各終端用戶的能量流動匕包括有工業(yè)用戶、公共機構和大型數(shù)據(jù)中心的能量流 動，表不為：(8) 式中，Ei i = 1，2,…，m，其中，示能量在各典型終端用戶的消耗，i表示終端用戶 編號，m表示終端用戶數(shù)量。8. 根據(jù)權利要求7所述的一種智能園區(qū)多級能耗傳遞模型，其特征在于，所述的工業(yè) 用戶的能量流動包括有輸入端分別連接電網(wǎng)供電、分布式電源、化石燃料的能量轉換模塊、 能量利用模塊和能量回收模塊，所述的能量轉換模塊、能量利用模塊和能量回收模塊的輸 出均包括有向產(chǎn)品、副產(chǎn)品輸出的能量和回收自用能量。9. 根據(jù)權利要求7所述的一種智能園區(qū)多級能耗傳遞模型，其特征在于，所述的公共 機構的能量流動是指冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，所述冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的能量輸入端分別連接電網(wǎng)供 電、化石燃料和水，所述冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的輸出端分別連接電能、熱能和冷能。10. 根據(jù)權利要求7所述的一種智能園區(qū)多級能耗傳遞模型，其特征在于，所述的大型 數(shù)據(jù)中心的能量流動包括有分別連接電網(wǎng)供電的配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和IT設備。
【專利摘要】一種智能園區(qū)多級能耗傳遞模型，有能量輸入是向智能園區(qū)輸入的多種類型的能源EI；能量損耗是輸入的能源在梯級利用時的損耗EL，能量消耗是輸入的能源在智能園區(qū)中各終端用戶的能量流動EC。能量輸入包括有電網(wǎng)供電、分布式電源、化石燃料和水，分布式電源包括有風力發(fā)電和光伏發(fā)電，能量損耗包括網(wǎng)級損耗、饋線級損耗和配變級損耗。本發(fā)明能夠涵蓋能量輸入、能量在不同級別網(wǎng)絡流動的消耗和損耗的整個能量流動過程，有助于深入了解智能園區(qū)能源的流動特性，從而為智能園區(qū)的能源全局優(yōu)化利用提供支撐，進而提高智能園區(qū)的能源利用效率，提升智能園區(qū)能源優(yōu)化管理水平，促進智能園區(qū)的節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。
【IPC分類】G06Q50/06, G06Q10/04
【公開號】CN104899659
【申請?zhí)枴緾N201510329521
【發(fā)明人】崔文婷, 莊劍, 劉洪 , 于建成, 王旭東, 張世宇, 葛少云
【申請人】天津大學, 國網(wǎng)天津市電力公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年6月15日