[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析法的綜合能源系統(tǒng)預(yù)測(cè)運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010096083.4
• 申請(qǐng)日: 2020-02-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111339474B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張承慧;孫波;李浩然
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/10
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/10;G06N3/12;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 武博

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析法的綜合能源系統(tǒng)預(yù)測(cè)運(yùn)行方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)缺少多時(shí)間尺度、源荷預(yù)測(cè)、主動(dòng)儲(chǔ)能、削峰填谷的預(yù)測(cè)運(yùn)行方式問(wèn)題；降低了對(duì)預(yù)測(cè)精度的需求及計(jì)算的復(fù)雜度和時(shí)間；其技術(shù)方案為：包括以下步驟：初始化趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析法的參數(shù)并選擇初始策略；以滾動(dòng)預(yù)測(cè)的后續(xù)能量平衡期內(nèi)各時(shí)間點(diǎn)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)為預(yù)測(cè)結(jié)果；根據(jù)設(shè)定的尺度和預(yù)測(cè)結(jié)果，在多個(gè)時(shí)間尺度上計(jì)算各設(shè)備的出力趨勢(shì)，并判定各個(gè)設(shè)備的峰谷位置；根據(jù)峰谷位置的判定結(jié)果設(shè)置約束條件，依次求解各設(shè)備出力的目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化其在下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的出力；對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行處理計(jì)算，完成當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)行優(yōu)化；重復(fù)上述步驟，直至系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能量?jī)?yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析法的綜合能源系統(tǒng)預(yù)測(cè)運(yùn)行方法。

背景技術(shù)

隨著人們對(duì)室內(nèi)舒適性要求的提高和城市規(guī)模的擴(kuò)大，建筑能耗在不斷地增長(zhǎng)。而傳統(tǒng)的建筑從不同的能源供應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)口電、暖、冷，稱(chēng)為能源分供系統(tǒng)(SES)。在分供系統(tǒng)中，各種能源的生產(chǎn)和供應(yīng)是相互獨(dú)立的。集中式電網(wǎng)購(gòu)電是發(fā)電廠高效、穩(wěn)定的電能，但污染物排放量大，需要遠(yuǎn)距離輸送，且損耗大。可再生能源的分布式發(fā)電為建筑物提供清潔電力，但其發(fā)電量有限且不穩(wěn)定。供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)在供冷方面是有效的，但這忽略了所耗電能在發(fā)電過(guò)程中的能量損失。而在供暖方面，考慮燃料發(fā)電、電制暖的多次能量轉(zhuǎn)換，其效率低于使用鍋爐直接供熱。盡管各能源供應(yīng)系統(tǒng)的效率不斷提高，但建筑能耗的整體效率仍不盡如人意。

綜合能源系統(tǒng)為建筑提供了多種能源需求，相對(duì)于分供系統(tǒng)，這種多聯(lián)產(chǎn)措施提高了能源利用效率。綜合能源系統(tǒng)是集“源”、“儲(chǔ)”、“供”于一體的分布式能源樞紐，可將太陽(yáng)能、風(fēng)能、天然氣、煤炭等能源轉(zhuǎn)化為冷、熱、電等多種能量。由于“源”“儲(chǔ)”的集成，綜合能源系統(tǒng)的能量生產(chǎn)不僅考慮實(shí)時(shí)的供能需求，而且還需要能量的存儲(chǔ)調(diào)度。削峰填谷是綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行提高運(yùn)行效率和供能穩(wěn)定性的有效途徑。然而，缺少對(duì)供能需求預(yù)測(cè)的被動(dòng)匹配實(shí)時(shí)需求的運(yùn)行方式不能用于削峰填谷。原因在于，傳統(tǒng)的運(yùn)行策略安排設(shè)備出力時(shí)，沒(méi)有考慮儲(chǔ)能的充放，沒(méi)有充足的能量用于削峰填谷。因此，在綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行方式中，對(duì)能源需求和可再生資源的預(yù)測(cè)是必不可少的，運(yùn)行策略需要與預(yù)測(cè)優(yōu)化相結(jié)合。

綜合能源系統(tǒng)的預(yù)測(cè)運(yùn)行方式通過(guò)預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和調(diào)整某一時(shí)段內(nèi)“源”、“儲(chǔ)”、“供”的運(yùn)行狀態(tài)而達(dá)到一定的優(yōu)化目標(biāo)。日前優(yōu)化調(diào)度(Day-ahead optimal dispatching，DOD)方法是能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的一種常用的全局優(yōu)化方法。根據(jù)對(duì)能源需求的預(yù)測(cè)，日前調(diào)度法協(xié)調(diào)優(yōu)化供熱、供冷和發(fā)電，保證整個(gè)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該法不適用于長(zhǎng)期運(yùn)行或系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化操作。一方面，日前調(diào)度法對(duì)預(yù)測(cè)精度的要求很高，一旦預(yù)測(cè)的供能需求與實(shí)際的相差很大，系統(tǒng)性能就會(huì)大大降低。另一方面，日前調(diào)度法通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能算法尋找數(shù)值解，數(shù)量較少的優(yōu)化變量的迭代計(jì)算在速度和精度上都是可以接受的。但將優(yōu)化時(shí)間擴(kuò)展到季節(jié)、年度或整個(gè)生命周期，則優(yōu)化變量的數(shù)量倍增，不能實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的求解。而適用于綜合能源系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行和優(yōu)化設(shè)計(jì)的預(yù)測(cè)運(yùn)行方式是空缺的。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析法的綜合能源系統(tǒng)預(yù)測(cè)運(yùn)行方法，通過(guò)預(yù)測(cè)各設(shè)備出力的軌跡，以實(shí)際、短期、中期和長(zhǎng)期多個(gè)時(shí)間尺度的分析獲取峰谷趨勢(shì)，并求解目標(biāo)函數(shù)來(lái)優(yōu)化設(shè)備的出力和儲(chǔ)能的充放，滾動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)中各種能量的生產(chǎn)、存儲(chǔ)和供給。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的實(shí)施例基于趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析法，以峰谷位置判定的結(jié)果，提供了一種基于趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析法的綜合能源系統(tǒng)預(yù)測(cè)運(yùn)行方法，包括以下步驟：

(1)初始化趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析法的參數(shù)并選擇初始策略；所述參數(shù)包括優(yōu)化時(shí)間間隔、能量平衡周期、各個(gè)尺度；由于滾動(dòng)預(yù)測(cè)優(yōu)化運(yùn)行方式中的運(yùn)行軌跡預(yù)測(cè)是基于傳統(tǒng)策略滾動(dòng)運(yùn)行的結(jié)果，該運(yùn)行策略定義為初始策略；

(2)以滾動(dòng)預(yù)測(cè)的后續(xù)能量平衡期內(nèi)各時(shí)間點(diǎn)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)為預(yù)測(cè)結(jié)果；