[發明專利]基于動態規劃的儲能型CCHP系統及其運行優化方法

在審

• 申請號: 201810332708.5
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108564216A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 孫波;匡冀源;張承慧
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發明公開了基于動態規劃的儲能型CCHP系統及其運行優化方法，系統包括：燃氣內燃發電機、溴化鋰制冷機組、換熱器、電熱泵、儲冷水箱、儲熱水箱；將儲能型CCHP系統的動態過程表達為儲能型CCHP系統第k階段生產、負荷、儲能與第k+1階段儲能之間的關系；選擇儲能量作為儲能型CCHP系統動態規劃的狀態變量，通過對狀態變量的離散化，建立儲能型CCHP系統的最短路徑模型；針對最短路徑模型使用動態規劃求解。本發明針對動態問題，本發明分兩次離散化并使用動態規劃求解，從而大大減少了計算量。相對于傳統線性規劃、遺傳算法等算法的求解結果，本發明所述方法能夠保證在同等精度下求得最優解。

技術領域

本發明涉及冷熱電聯供系統的優化控制技術領域，特別是涉及基于動態規劃的儲能型CCHP系統及其運行優化方法。

背景技術

隨著社會的發展，能源與環境危機成為了全人類最關注的問題，提高能源利用率勢在必行。冷熱電聯供(combined cooling heating and power，CCHP)系統以余熱回收為核心，遵循“能量對口，梯級利用”的原則，可同時供給冷、熱、電負荷，一次能源利用率達75％以上，減排效果明顯，已被列為我國中長期科學和技術發展綱要中能源領域四項前沿技術之一。但由于CCHP系統結構極其復雜，難以保持最佳狀態運行，尤其因為運行成本得不到有效優化，導致目前CCHP系統建多用少，故經濟性已經成為目前CCHP系統亟待解決的問題。

專利公開號CN107025519A，名稱為“分布式冷熱電多聯產系統混合整數非線性模型優化方法”使用線性規化方法優化含儲能的CCHP系統運行策略。專利公開號CN106295914A，專利名稱為“空間耦合粒子群算法及冷熱電聯供系統聯合調度優化方法”使用空間耦合粒子群算法解決含儲能的CCHP優化運行問題。對于含有儲能的CCHP系統，各個階段決策前后關聯，屬于動態問題，使用線性規劃與粒子群等算法等，需引入大量限制條件，導致計算速度慢，求解結果不能保證最優等一系列弊端。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供了基于動態規劃的儲能型CCHP系統的運行優化方法，針對該系統以儲能量為狀態變量，建立了針對該問題的圖論優化模型，使用動態規劃求解。

基于動態規劃的儲能型CCHP系統的運行優化方法，包括：

將儲能型CCHP系統的動態過程表達為儲能型CCHP系統第k階段生產、負荷、儲能與第k+1階段儲能之間的關系；

選擇儲能量作為儲能型CCHP系統動態規劃的狀態變量，通過對狀態變量的離散化，建立儲能型CCHP系統的最短路徑模型；

針對最短路徑模型使用動態規劃求解；

其中，離散化的儲能量對應儲能型CCHP系統每階段可選擇的狀態點，階段成本對應最短路徑模型連接相鄰狀態點的路徑長度，從初始階段到最終階段的最小運行成本為從初始點到終止點的最短路徑。

進一步優選的技術方案，所述儲能型CCHP系統第k階段生產、負荷、儲能與第k+1階段儲能之間的關系為：

H_d·H_s(k)+H(k)-H_load(k)＝H_s(k+1) (1)

C_d·C_s(k)+C(k)-C_load(k)＝C_s(k+1) (2)

Hd為階段儲熱系數，其物理意義為，經過一階段耗散，剩余熱量占原總熱量比例；C_d為階段儲冷系數，物理意義同上；H_s為儲熱水箱儲熱量；C_s為儲冷水箱儲冷量；H為熱生產量；C為冷生產量；H_load為熱負荷；C_load為冷負荷。