1.一种面向用户侧的综合能源系统优化方法,其特征在于,包括如下步骤:以用户侧综合能源系统的年碳排放量最小和年化成本最小为目标,建立用户侧综合能源系统的环境效益模型和经济成本模型;基于所述环境效益模型和经济成本模型,构建用户侧综合能源系统的容量配置和运行策略的多目标优化模型,其中,所述多目标优化模型包括目标函数和约束条件两部分;求解多目标优化模型的多目标优化非支配解集,所述多目标优化非支配解集中的每个解对应一个优化方案;确定多目标优化非支配解集中各优化方案的优先级,将优先级最高的优化方案作为用户侧综合能源系统的最优容量配置与运行策略;1)环境效益模型用户侧综合能源系统的碳排放主要来自于消耗天然气及从电网购电带来的二氧化碳排放,其中,s代表季节,h代表小时;具体如下:式中, NGCE 和 EPCE 分别为消耗天然气和购电对应的碳排量; ε 为碳排放因子, ε NG 为消耗天然气碳排放因子, ε grid 电网购电碳排放因子;E im 为电网购电功率;2)经济成本模型用户侧综合能源系统的年化成本包括初始投资成本折算和年运行成本,具体计算如下:式中, tech 代表不同技术设备, CAPEX 为初始投资成本, CRF 为资本回收率, CAP 为设备的装机容量, C cap 为单位容量的设备成本, r 为利率, n 为系统设备运行年限; OPEX 为系统运行成本,由燃料成本 FC 和维护成本 MC 组成, C d 为单位燃料成本, C M 为设备的单位操作维护成本;所述多目标优化模型的目标函数如下:OBj ACE 为环境效益模型, OBj ATC 为经济成本模型;所述多目标优化模型的约束条件为设备出力、系统能量平衡约束、设备最小部分负载率约束、设备最大启动频次约束、设备爬坡约束;(1)设备出力约束各能源转换设备在运行过程时,每一时刻的出力都不能超过其相应的装机容量,具体约束如下:式中,CAP表示各设备的装机容量; 、 分别代表供冷、供热的空气源热泵装机容量;(2)能量平衡约束所述的能量平衡约束包括电能平衡、热能平衡以及冷能平衡,具体如下:式中, E demand 为系统的用电负荷; Q heat 为系统的热负荷; Q cool 为系统的冷负荷;E ex 为向电网卖电的电功率;Q mgt-heat 是微燃机余热;Qb-heat是电锅炉加热;(3)设备最小部分负载率约束为避免微燃机在较低工况下运行,需要引入最小部分负载约束,具体如下:式中, 为微燃机的出力上限; 为控制微燃机开关状态的二进制变量; μ 为控制微燃机组最小负载率的负载系数;(4)设备最大启动频次约束由于微燃机启动时间较长,为保证系统正常运行,对微燃机启停次数加以约束,限制微燃机每次启停至多一次,具体如下:其中, 为表示设备每日启停次数的二进制变量; 为控制微燃机开关状态的二进制变量;(5)爬坡约束其中, Rdown 为设备的最大向下爬坡速率, Rup 为设备的最大向上爬坡速率;利用ε-约束法求解多目标优化模型的多目标优化非支配解集;利用ε-约束法求解多目标优化模型的多目标优化非支配解集的具体方法如下:1)分别以经济性目标和环保性目标为目标函数进行单目标优化,并将求解结果作为帕累托前沿的两个端点;2)选择其中一个目标函数进行细分,在两个帕累托前沿端点的范围内根据求解需求进行分段,将该目标函数转换为若干段约束条件;3)在每段约束条件下,以另外一个目标函数为目标对模型进行优化求解,从而得到一系列最优解,连点成线得到帕累托前沿;确定多目标优化非支配解集中各优化方案的优先级,具体包括:基于数据包络分析方法建立各优化方案中容量配置与运行策略的相对效率规划模型,求解得到各优化方案的相对效率;根据相对效率的大小对优化方案优先级顺序进行排列,选择相对效率最大的方案最为用户侧综合能源系统容量配置和运行策略的最终优化方案;1)确定评估决策单元DMU、投入和产出指标向量假定多目标优化模型的非支配解集中有K个解,对应K个容量配置和运行策略优化方案,则K个方案即为评估决策单元;选取系统的年化成本作为数据包络分析的投入指标,系统的年二氧化碳排放量和综合能源利用效率作为数据包络分析的产出指标;s代表季节,h代表小时;其中,系统综合能源利用效率由下式计算:式中, η mgt 、 η grid 、 η pv 分别为内燃机发电效率、一次能源转化为市电的转化效率、光伏的发电效率;2)建立相对效率规划模型评估目标方案的优先级顺序由评估目标在小组中的相对效率θ决定,相对效率取值范围在0~1之间,取值越高则方案越好;为求解相对效率,建立数学规划模型进行求解,如下:式中,Xi与Yi分别是第i个DMU的投入和产出指标向量组, X target 与 Y target 分别为评估目标DMU投入和产出指标向量组的具体值,λ是各DMU的权数;S-,S+则是均大于0的松弛变量;K是帕累托解的个数;3)容量配置及运行策略优化方案决策求解各个评估目标方案的相对效率值,并根据相对效率值的大小进行排序。
2.一种用于权利要求1所述综合能源系统优化方法的系统,其特征在于,包括:第一模型构建模块,用于以用户侧综合能源系统的年碳排放量最小和年化成本最小为目标,建立用户侧综合能源系统的环境效益模型和经济成本模型;第二模型构建模块,用于基于所述环境效益模型和经济成本模型,构建用户侧综合能源系统的容量配置和运行策略的多目标优化模型,其中,所述多目标优化模型包括目标函数和约束条件两部分;求解模块,用于求解多目标优化模型的多目标优化非支配解集,所述多目标优化非支配解集中的每个解对应一个优化方案;排序模块,用于确定多目标优化非支配解集中各优化方案的优先级,将优先级最高的优化方案作为用户侧综合能源系统的最优容量配置与运行策略。
3.一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1所述的综合能源系统优化方法。
4.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1所述的综合能源系统优化方法。