[發明專利]一種計及需求側響應的多能互補系統兩級優化設計方法

有效

• 申請號: 202010053327.0
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111244939B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 張承慧;張立志;孫波;張良
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/46
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種計及需求側響應的多能互補系統兩級優化設計方法，構建兩級優化層，第一級為計及需求側響應的容量配置層，該層以計及用戶舒適度的節能性、經濟性和環保性綜合最優為目標建立計及需求側響應的容量優化模型，利用遺傳算法求解負荷數據和設備容量，并將優化后的負荷和設備容量作為下層優化的輸入；第二級為運行優化層，以能耗、成本、排放最低為目標，優化設備出力，并將計算結果輸出給上層優化；通過雙層優化循環迭代，最終求得最佳負荷曲線、設備容量和運行計劃，得到源?荷最佳匹配。

技術領域

本公開屬于新能源多能互補冷熱電聯供系統技術領域，涉及一種計及需求側響應的多能互補系統兩級優化設計方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

全球正面臨著前所未有的能源和環境危機，大力發展以風光為主的新能源分布式供能系統是解決問題的關鍵途徑。多能互補系統集成能量生產、轉換、存儲技術，包括新能源發電、冷熱電聯供(Combined cooling,heating and power system,CCHP)系統、電制熱/冷、儲能系統。該系統基于能量梯級利用原理，可滿足用戶電、冷、熱多元化用能需求，能夠大幅提高能源利用率以及新能源消納率，同時減少污染物排放，極具發展潛力。但多能互補CCHP系統結構復雜、設備種類繁多，系統的優化設計是保障其高效經濟運行的基礎。然而由于新能源固有的間歇性和不確定性使得CCHP系統運行模態多變，系統容量配置與運行模式耦合關系進一步加深，導致系統優化設計極難。同時，據發明人了解，目前針對多能互補CCHP系統的優化設計方法，并未有集合需求側響應、容量配置與運行優化的優化設計方法。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種計及需求側響應的多能互補系統兩級優化設計方法，本公開考慮了需求側響應問題，利用雙層優化循環迭代，最終求得最佳負荷曲線、設備容量和運行計劃，實現源-荷最佳匹配，進一步提高系統的綜合性能。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種計及需求側響應的多能互補系統兩級優化設計方法，包括以下步驟：

構建兩級優化層，第一級為計及需求側響應的容量配置層，該層以計及用戶舒適度的節能性、經濟性和環保性綜合最優為目標建立計及需求側響應的容量優化模型，利用遺傳算法求解負荷數據和設備容量，并將優化后的負荷和設備容量作為下層優化的輸入；

第二級為運行優化層，以能耗、成本、排放最低為目標，優化設備出力，并將計算結果輸出給上層優化；

通過雙層優化循環迭代，最終求得最佳負荷曲線、設備容量和運行計劃，得到源-荷最佳匹配。

作為可選擇的實施方式，對多能互補冷熱電聯供系統的能量流進行分析，確定系統的電量平衡、一次能源、熱平衡、冷量平衡和燃氣消耗總量。

作為可選擇的實施方式，所述第一級優化模型，在需求側響應模型中引入智能家電，調整家電使用時間，進而優化電負荷，同時考慮到建筑物的熱慣性，在用戶可接受的舒適溫度范圍內，進行冷/熱負荷優化。

作為進一步的限定，可控電負荷包括可中斷負載和不可中斷負載，在負荷調度方案中，進行可控電負荷在一天內的平移調度：假定參與需求響應的可控設備運行功率x是固定不變的，使用離散二進制變量y∈{0,1}表示設備的啟停狀態，1表示運行，0表示關閉，通過優化變量y的值，來達到負荷轉移的目的。

作為可選擇的實施方式，第一級優化具有約束條件，包括可調度設備負荷、室內溫度和設備容量約束。

作為可選擇的實施方式，第二級優化層以單位時間內能源消耗、運行成本與碳排放量最小為優化目標，采用線性加權組合法將多目標問題轉化為單目標優化。

作為可選擇的實施方式，第二級優化層具有約束條件，包括能量流平衡約束以及發電機組的額定容量和其他設備的額定容量約束。