有效
一种园区综合能源系统设备容量配置的优化方法及系统
徐桂芝、于雪风、梁丹曦、宋洁、邓占锋
国网智能电网研究院有限公司
徐
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于
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梁
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邓
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摘要
本发明公开了一种园区综合能源系统设备容量配置的优化方法及系统,其中方法包括:获取园区综合能源系统的综合能量成本;将所述综合能量成本最小作为目标函数;获取所述目标函数的预设优化约束条件;根据所述优化约束条件,利用粒子群算法及混合整数线性规划求解所述目标函数,得到园区综合能源系统各设备的最优容量。本发明提供的园区综合能源系统设备容量配置的优化方法建立以综合能量成本最小为目标的优化设计模型,利用粒子群算法及混合整数线性规划求解使综合能量成本最小的最优设备容量,可以有效降低园区用能成本,有利于提高系统经济性。
1.一种园区综合能源系统设备容量配置的优化方法,其特征在于,包括如下步骤:获取园区综合能源系统的综合能量成本:获取各季度的供电、供热、供冷设备折旧成本;获取各季度的电、热、冷系统辅助设备折旧成本;获取各季度的供电、供热、供冷设备运行维护成本;获取各季度的供电、供热、供冷燃料成本;将所述综合能量成本最小作为目标函数;获取所述目标函数的预设优化约束条件:获取能量平衡的约束条件;获取能量转换设备的运行约束条件;获取储能设备的运行约束条件;获取联络线交换功率约束条件;根据所述优化约束条件,利用粒子群算法及混合整数线性规划求解所述目标函数,得到园区综合能源系统各设备的最优容量;所述目标函数通过以下公式表示:C IES =β 1 C E,e +β 2 C E,h +β 3 C E,c ,β 1 +β 2 +β 3 =1,β 2 =β 1 ·HPR,β 3 =β 1 ·CPR;其中,C IES 为综合能量成本;C E,e 为电能成本;C E,h 为热能成本;C E,c 为冷能成本;β 1 、β 2 、β 3 分别为电能量成本权重、热能量成本权重、冷能量成本权重,HPR为热电比,CPR为冷电比;在每一时刻综合能源系统应满足电、热、冷平衡约束:其中,e i,j 为供电设备j在i时刻的供电量;h i,j 为供热设备j在i时刻的供热量;c i,j 为供冷设备j在i时刻的供冷量;P e i 、P h i 、P c i 分别为i时刻电负荷、热负荷、冷负荷;N e 、N h 、N c 分别为供电、供热、供冷设备总数;能量转换设备的运行约束条件为:其中,W A 为能量转换设备的容量;Q in A 为设备A的输入能量;Δt为时间间隔;储能设备的运行约束条件为:0≤S B (t)≤W B其中,W B 为储能设备容量;S B 为储能设备储能量;Q in B 为设备B输入能量;Q in,max B 为设备B最大输入能量;Q out B 为设备B输出能量;Q out,max B 为设备B最大输出能量;联络线交换功率的运行约束条件为:其中,P GRID (t)为t时刻综合能源系统与电网联络线交换功率;P min GRID 为联络线交换功率最低限值;P max GRID 为联络线交换功率最高限值。
2.根据权利要求1所述的园区综合能源系统设备容量配置的优化方法,其特征在于,所述根据所述优化约束条件,利用粒子群算法及混合整数线性规划求解所述目标函数,得到园区综合能源系统各设备的最优容量的步骤,包括:利用混合整数线性规划求解各设备出力,得到最小综合能量成本;将最小综合能量成本作为寻优依据,利用粒子群算法计算园区综合能源系统各设备的最优容量。
3.根据权利要求2所述的园区综合能源系统设备容量配置的优化方法,其特征在于,将园区综合能源系统设备容量作为粒子,利用下式更新粒子速度和位置:v t+1 =wv t +c 1 r 1 (p best -x t )+c 2 r 2 (g best -x t )x t+1 =x t +v t+1其中,v t+1 为t+1时刻的粒子速度;v t 为t时刻的粒子速度;x t+1 为t+1时刻的粒子位置;x t 为t时刻的粒子速度;w为惯性因子;c 1 为自我学习因子;c 2 为群体学习因子;p best 为个体最优值;g best 为群体最优值;r 1 、r 2 为随机数。
4.根据权利要求1所述的园区综合能源系统设备容量配置的优化方法,在每种季节性时段内选取一典型日,将其划分为T个时段,各季度能量成本表示为:其中,N e 、N h 、N c 分别为供电、供热、供冷设备总数;C ED,e 、C ED,h 、C ED,c 分别为供电、供热、供冷设备折旧成本;C AD,e 、C AD,h 、C AD,c 分别为电、热、冷系统辅助设备折旧成本;C OM,e 、C OM,h 、C OM,c 分别为供电、供热、供冷设备运行维护成本;C F,e 、C F,h 、C F,c 分别为供电、供热、供冷燃料成本;P e i 、P h i 、P c i 分别为i时刻电负荷、热负荷、冷负荷。
5.一种园区综合能源系统设备容量配置的优化系统,其特征在于,包括:综合能量成本获取模块,用于获取园区综合能源系统的综合能量成本:获取各季度的供电、供热、供冷设备折旧成本;获取各季度的电、热、冷系统辅助设备折旧成本;获取各季度的供电、供热、供冷设备运行维护成本;获取各季度的供电、供热、供冷燃料成本;目标函数构建模块,用于将所述综合能量成本最小作为目标函数;优化约束条件获取模块,获取所述目标函数的预设优化约束条件:获取能量平衡的约束条件;获取能量转换设备的运行约束条件;获取储能设备的运行约束条件;获取联络线交换功率约束条件;最优容量获取模块,用于根据所述优化约束条件,利用粒子群算法及混合整数线性规划求解所述目标函数,得到园区综合能源系统各设备的最优容量;所述目标函数通过以下公式表示:C IES =β 1 C E,e +β 2 C E,h +β 3 C E,c ,β 1 +β 2 +β 3 =1,β 2 =β 1 ·HPR,β 3 =β 1 ·CPR;其中,C IES 为综合能量成本;C E,e 为电能成本;C E,h 为热能成本;C E,c 为冷能成本;β 1 、β 2 、β 3 分别为电能量成本权重、热能量成本权重、冷能量成本权重,HPR为热电比,CPR为冷电比;在每一时刻综合能源系统应满足电、热、冷平衡约束:其中,e i,j 为供电设备j在i时刻的供电量;h i,j 为供热设备j在i时刻的供热量;c i,j 为供冷设备j在i时刻的供冷量;P e i 、P h i 、P c i 分别为i时刻电负荷、热负荷、冷负荷;N e 、N h 、N c 分别为供电、供热、供冷设备总数;能量转换设备的运行约束条件为:其中,W A 为能量转换设备的容量;Q in A 为设备A的输入能量;Δt为时间间隔;储能设备的运行约束条件为:0≤S B (t)≤W B其中,W B 为储能设备容量;S B 为储能设备储能量;Q in B 为设备B输入能量;Q in,max B 为设备B最大输入能量;Q out B 为设备B输出能量;Q out,max B 为设备B最大输出能量;联络线交换功率的运行约束条件为:其中,P GRID (t)为t时刻综合能源系统与电网联络线交换功率;P min GRID 为联络线交换功率最低限值;P max GRID 为联络线交换功率最高限值。
6.一种计算机设备,其特征在于,包括:至少一个处理器,以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器,其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器执行权利要求1-4中任一所述的园区综合能源系统设备容量配置的优化方法。
7.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-4中任一所述的园区综合能源系统设备容量配置的优化方法。



