一种基于全生命周期能耗曲线的电网设备能耗判定方法

摘要

本发明涉及一种基于全生命周期能耗曲线的电网设备能耗判定方法，属于电网节能减排技术领域，该方法用于构建电网中对多种待选方案进行判定，该方法根据构建电网中待选方案中每种设备的各类数据计算出每种设备的电网设备全生命周期能耗曲线，并进一步获得每个待选方案的全生命周期能耗均值，对各待选方案的全生命周期能耗均值进行判定，以全生命周期能耗均值的大小作为选择设备的依据。运用本发明可以充分考虑到电网设备的整个生命周期过程中的能耗，能够清楚地反映待选设备在整个生命周期中的能耗水平变化，并且为以节能为目标的设备选型提供依据。

主权项

一种基于全生命周期能耗曲线的电网设备能耗判定方法，其特征在于，该方法用于构建电网中对多种待选方案进行判定，该方法根据构建电网中待选方案中每种设备的各类数据计算出每种设备的电网设备全生命周期能耗曲线，并进一步获得每个待选方案的全生命周期能耗均值，对各待选方案的全生命周期能耗均值进行判定，以全生命周期能耗均值的大小作为选择设备的依据；该方法具体包括：设待选方案为m个，每个方案中包括n_i台相同设备，1≤i≤m；该方法包括以下步骤：1)获取待选方案1一台设备的各类数据，具体包括：1.1)设备的规划数据包括：待选的设备的类型与型号，设备计划运行时间N，单位为年，设备年运行时间t_O，设备最大负荷损耗时间τ_max，设备负载率β；1.2)设备参数包括：设备容量S，设备空载损耗ΔP₀，设备负载损耗ΔP_k；1.3)投资阶段相关数据包括：设备投资阶段包括制造过程、运输过程以及调试过程，各过程总花费时间t_I，设备各组成部分的材料及重量W_i，i＝1,2,…,n，n为该设备各组成部分的总数，设备总重量W_All，即生产1kg设备的第i部分所用到的材料耗费的能源设备运输阶段公路运输里程L_Auto，设备运输阶段铁路运输里程L_Rail，设备运输阶段水运里程L_Water，设备运输阶段航空运输里程L_Air；1.4)报废阶段相关数据包括：设备报废阶段花费时间t_D，设备报废阶段公路运输里程L_DAuto，设备报废阶段铁路运输里程L_DRail，设备报废阶段水运里程L_DWater，设备报废阶段航空运输里程L_DAir，填埋1kg设备的第i部分所用到的材料耗费的能源1.5)综合数据包括：1kg标准煤的能量是29271kJ，公路货运系数k_Auto为4396.14kJ/(t km)，铁路货运系数k_Rail为280.51kJ/(t km)，水运货运系数k_Water为1101.13kJ/(t km)，民航货运系数k_Air为20850.26kJ/(t km)，分析设备全生命周期能耗曲线的单位时段时间长度Δt₁，取值范围：1年或1月；2)生成全生命周期能耗曲线向量：2.1)生成投资阶段的生命周期向量：2.1.1)生成设备重量列向量W，即W＝[W₁ W₂ … W_n]^T；2.1.2)生成制造能耗系数列向量k_Make，$k_{\mathrm{Make}}={\left[\begin{array}{cccc}{k}_{\mathrm{Make}}^{\left(1\right)}& k_{\mathrm{Make}}^{\left(2\right)}& ...& k_{\mathrm{Make}}^{\left(n\right)}\end{array}\right]}^T$2.1.3)根据设备重量列向量W与制造能耗系数列向量k_Make，得到制造能耗E_Make，$E_{\mathrm{Make}}=k_{\mathrm{Make}}^T·W;$2.1.4)生成运输里程列向量L_Transport，L_Transport＝[L_Auto L_Rail L_Water L_Air]^T；2.1.5)生成运输能耗系数列向量k_Transport，k_Transport＝[k_Auto k_Rail k_Water k_Air]^T；2.1.6)根据运输里程列向量L_Transport、运输能耗列向量和设备总重W_All，得到设备的运输能耗E_Transport，$E_{\mathrm{Transport}}=(k_{\mathrm{Transport}}^T·L_{\mathrm{Trasport}})W_{\mathrm{All}};$2.1.7)根据设备的制造能耗E_Make和运输能耗E_Transport，得到投资能耗E_I，E_I＝E_Make+E_Transport；2.1.8)根据设备投资阶段花费时间为t_I与投资能耗E_I，生成投资阶段的生命周期向量${\mathrm{LCEC}}_{\mathrm{Vector}}^{\left(I\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{E}_I/t_I& E_I/t_I& ...& E_i/t_I\end{array}\right],$向量维度为t_I；2.2)生成运行阶段的生命周期向量：2.2.1)根据公式A＝ΔP₀t_O+β²ΔP_kτ_max，计算得到运行能耗年值设备运行能耗年值A；2.2.2)根据计划运行时间N与设备运行能耗年值A，生成运行阶段的生命周期向量${\mathrm{LCEC}}_{\mathrm{Bector}}^{\left(O\right)}\left[\begin{array}{cccc}\mathrm{\alpha A}& \mathrm{\alpha A}& ...& \mathrm{\alpha A}\end{array}\right],$若全生命周期能耗曲线的单位时段时间长度Δt₁取值为1年，则α＝1，向量维度为N；若全生命周期能耗曲线的单位时段时间长度Δt₁取值为1月，则向量维度为12N；2.3)生成报废阶段的生命周期向量：2.3.1)生成报废阶段运输里程列向量L_DTransport，L_DTransport＝[L_DAuto L_DRail L_DWater L_DAir]^T；2.3.2)根据报废阶段运输里程列向量L_DTransport、运输能耗系数列向量k_Transport和设备总重W_All，得到设备的报废运输能耗E_DTransport，2.3.3)生成填埋能耗系数列向量k_Landfill，$k_{\mathrm{Landfill}}={\left[\begin{array}{cccc}{k}_{\mathrm{Landfill}}^{\left(1\right)}& k_{\mathrm{Landfill}}^{\left(2\right)}& ...& k_{\mathrm{Landfill}}^{\left(n\right)}\end{array}\right]}^T;$2.3.4)根据设备重量列向量W与填埋能耗系数列向量k_Landfill，得到填埋能耗E_Landfill，$E_{\mathrm{Landfill}}=k_{\mathrm{Landfill}}^T·W;$2.3.5)根据设备的填埋能耗E_Landfill与报废运输能耗E_DTransport，得到报废能耗E_D，E_D＝E_Landfill+E_DTransport；2.3.6)根据报废能耗E_D与设备报废阶段花费时间t_D，生成报废阶段的生命周期向量${\mathrm{LCEC}}_{\mathrm{Vector}}^{\left(D\right)}=\begin{array}{}\end{array}\left[\begin{array}{cccc}{E}_D/t_D& E_D/t_D& ...& E_D/t_D\end{array}\right],$向量维度为t_D；2.4)生成全生命周期能耗曲线：2.4.1)根据投资阶段的生命周期向量运行阶段的生命周期向量报废阶段的生命周期向量生成全生命周期能耗曲线向量LCEC_Vector，${\mathrm{LCEC}}_{\mathrm{Vector}}=\begin{array}{}\end{array}\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{LCEC}}_{\mathrm{Vector}}^{\left(I\right)}& {\mathrm{LCEC}}_{\mathrm{Vector}}^{\left(O\right)}& {\mathrm{LCEC}}_{\mathrm{Vector}}^{\left(D\right)}\end{array}\right];$2.4.2)根据全生命周期能耗曲线向量LCEC_Vector绘制出全生命周期能耗曲线；3)对待选设备能耗的判定：3.1)根据全生命周期能耗曲线向量LCEC_Vector，得到全生命周期能耗LCEC，$\mathrm{LCEC}=\underset{n}{\Sigma }{\mathrm{LCEC}}_{\mathrm{vector}}\left(n\right);$3.2)根据全生命周期能耗LCEC和设备计划运行时间N，得到待选方案1一台设备的全生命周期能耗均值$\overline{\mathrm{LCEC}}=\frac{\mathrm{LCEC}}{N};$3.3)根据待选方案1一台设备的全生命周期能耗均值计算得到方案1的全生命周期能耗均值${\overline{\mathrm{LCEC}}}_1=n_1·\mathrm{LCEC};$4)重复步骤1)‑3)得到方案k的全生命周期能耗均值为k＝1,2,…,m；5)对各待选方案的全生命周期能耗均值进行判定，比较上述m个方案的全生命周期能耗均值将全生命周期能耗均值最小的方案作为选择设备的依据。