[發(fā)明專利]基于NSGA2算法的分散式以電供熱系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710014203.X
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106842921B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于波;韓慎朝;楊延春;吳亮;陳百霞;張超;隋淑慧;陳彬;郭曉丹;孫學(xué)文;劉裕德;盧欣;馬崇;于蓬勃;石楓;袁新潤;張劍;楊國朝;羅朝輝
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)（天津）綜合能源服務(wù)有限公司;國網(wǎng)天津市電力公司;國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)天津節(jié)能服務(wù)有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

1.一種基于NSGA2算法的分散式以電供熱系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、建立分散式以電供熱系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化模型：首先計算系統(tǒng)在運行時各個子系統(tǒng)的得熱量，其次計算整個系統(tǒng)在運行時房間所需要的得熱量，然后計算整個系統(tǒng)運行時各個子系統(tǒng)的耗功量，最后確立該分散式以電供熱系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)并設(shè)定約束條件；

步驟2、針對上述多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，運用NSGA2算法進行優(yōu)化求解，得到目標(biāo)優(yōu)化的Pareto優(yōu)化前端；

所述步驟1計算系統(tǒng)在運行時各個子系統(tǒng)的得熱量包括：太陽能得熱量、空氣源熱泵得熱量和電鍋爐得熱量，其計算方法分別為：

所述太陽能得熱量的計算公式為：

Q_s＝q_msC_ρ水(t_集出-t_集進)

其中：Q_S——太陽能系統(tǒng)得熱量，單位W；

q_ms——水的質(zhì)量流量，單位kg/s；

C_ρ水——水的比熱容，單位J/kg·℃；

t_集出——水介質(zhì)在集熱器出口的溫度，單位℃；

t_集進——水介質(zhì)在集熱器進口的溫度，單位℃；

所述空氣源熱泵得熱量的計算公式為：

Q_p＝q_msC_ρ水(t_空出-t_集出)

其中：Q_p——空氣源熱泵系統(tǒng)得熱量，單位W；

q_ms——水的質(zhì)量流量，單位kg/s；

C_ρ水——水的比熱容，單位J/kg·℃；

t_空出——水介質(zhì)在空氣源熱泵出口的溫度，單位℃；

t_集出——水介質(zhì)在集熱器出口的溫度，單位℃；

所述電鍋爐得熱量的計算公式為：

Q_g＝q_msC_ρ水(t_供-t_空出)

其中：Q_g——鍋爐系統(tǒng)得熱量，單位W；

q_ms——水的質(zhì)量流量，單位kg/s；

C_ρ水——水的比熱容，單位J/kg·℃；

t_供——水介質(zhì)給熱用戶的供暖溫度，單位℃；

t_空出——水介質(zhì)在空氣源熱泵出口的溫度，單位℃；

所述步驟1計算整個系統(tǒng)在運行時房間所需要的得熱量Q_房間的公式為：

Q_房間＝q_房間C_ρ空氣(t_供熱-t_環(huán))

其中：Q_房間——整個房間所需熱負(fù)荷，單位W；

q_房間——房間體積，單位m³；

C_ρ空氣——空氣的密度，單位kg/m³；

t_供熱——房間所要求達(dá)到的供暖溫度，這里按照要取18℃，單位℃；

t_環(huán)——環(huán)境溫度，單位℃；

所述步驟1計算整個系統(tǒng)運行時各個子系統(tǒng)的耗功量包括空氣源熱泵耗功量和電鍋爐耗功量，其中：

所述空氣源熱泵耗功量W_壓縮的計算公式為：

其中：W_壓縮——空氣源熱泵耗電功率，單位W；

V_d——壓縮機理論排氣量，單位m³/rev；

m——多變指數(shù)；

η——電機效率；

P_c——冷凝壓力，單位Pa；

P_e——蒸發(fā)壓力，單位Pa；

所述電鍋爐耗功量W_鍋爐的計算公式為：

W_鍋爐＝ηq_房間c_p空氣(t_供熱-t_環(huán))

其中：W_鍋爐——電鍋爐耗電功率，單位W；

η——供熱熱效率；

q_房間——房間體積，單位m³；

C_ρ空氣——空氣的密度，單位kg/m³；

t_供熱——房間所要求達(dá)到的供暖溫度，這里按照要取18℃，單位℃；

t_環(huán)——環(huán)境溫度，單位℃；

所述分散式以電供熱系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)為：

其中：COP——系統(tǒng)總的能耗比

Q_total——系統(tǒng)總的熱量，單位W；

W_total——系統(tǒng)總的耗功量，單位W；

其中系統(tǒng)總的熱量Q_total表示為：

Q_total＝Q_s+Q_p+Q_g

其中：Q_S——太陽能系統(tǒng)得熱量，單位W；

Q_p——空氣源熱泵系統(tǒng)得熱量，單位W；

Q_g——鍋爐系統(tǒng)得熱量，單位W；

系統(tǒng)的總耗功量W_total表示為：

W_total＝W_壓縮+W_鍋爐

其中：W_壓縮——壓縮機耗功量，單位W；

W_鍋爐——鍋爐耗功量，單位W；

所述步驟1設(shè)定約束條件為：將環(huán)境溫度t_環(huán)和整個系統(tǒng)的供熱溫度t_供為自變量，確定t_環(huán)的溫度設(shè)置在-10℃到0℃之間，而供熱溫度t_供控制在50℃到65℃之間，設(shè)置環(huán)境溫度t_環(huán)和整個系統(tǒng)的供熱溫度t_供之和在55℃到60℃之間來作為約束條件；

所述步驟2的具體實現(xiàn)方法為：在初始種群隨機產(chǎn)生后，選擇采用錦標(biāo)賽法，交叉采用模擬二進制交叉，變異采用多項式變異,設(shè)置種群規(guī)模、進化代數(shù)、遺傳操作參數(shù)并進行求解，所述遺傳操作參數(shù)包括錦標(biāo)賽規(guī)模、交叉分布系數(shù)和變異分布系數(shù)。