[發(fā)明專利]一種基于實(shí)用化安全域的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010161180.7
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111416340B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王丹;李思源;劉柳;賈宏杰
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李林娟

本發(fā)明公開了一種基于實(shí)用化安全域的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化控制方法，所述方法包括：基于實(shí)用化安全域，構(gòu)建包含優(yōu)化目標(biāo)與運(yùn)行約束的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化控制模型；采用NSGA?II算法求解上述控制模型，獲得一組最優(yōu)的系統(tǒng)優(yōu)化控制方案集；針對管線出口負(fù)荷，通過調(diào)整開關(guān)狀態(tài)、閥門開放量調(diào)整其大小，對管線出口負(fù)荷進(jìn)行相應(yīng)的削減或者增加，實(shí)現(xiàn)工作點(diǎn)在安全域中位置的調(diào)整。該方法可以有效的解決區(qū)域綜合能源系統(tǒng)從安全狀態(tài)至安全高效狀態(tài)的控制問題，獲得使系統(tǒng)最快且控制措施經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的從安全狀態(tài)移動至安全高效狀態(tài)的控制策略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于實(shí)用化安全域的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化控制方法。

背景技術(shù)

綜合能源系統(tǒng)(integrated energy system,IES)是“互聯(lián)網(wǎng)+”等先進(jìn)理念在能源物理層面的具體體現(xiàn)，由于能量轉(zhuǎn)設(shè)備的革新，生活生產(chǎn)方式的改變，可再生能源的大量滲透等原因，其已經(jīng)成為了未來能源利用模式的主要發(fā)展趨勢之一。深度耦合的綜合能源系統(tǒng)在運(yùn)行過程中面臨潛在的安全隱患，某元件故障后將會影響其他能源子系統(tǒng)的安全運(yùn)行，相較于傳統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行的能源系統(tǒng)，綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行調(diào)度、安全分析、保護(hù)控制等方面將面臨新的挑戰(zhàn)。安全可靠作為能源系統(tǒng)運(yùn)行的最基本要求，是規(guī)劃、運(yùn)行、交易等方面研究的基礎(chǔ)，是綜合能源系統(tǒng)的重要研究方向之一。目前關(guān)于綜合能源系統(tǒng)安全性的研究大多基于傳統(tǒng)的逐點(diǎn)法，通過逐點(diǎn)仿真校驗(yàn)局部有限個運(yùn)行點(diǎn)來判斷安全狀態(tài)，獲取的安全信息較為片面，而且計(jì)算量大、耗時長，不適用于在線安全分析。利用安全域的方法可以有效便捷地觀察系統(tǒng)安全邊界，根據(jù)工作點(diǎn)在安全域內(nèi)的相對位置獲取系統(tǒng)安全狀態(tài)、安全距離、安全裕度、調(diào)整方向等各種安全信息，極大的提高了安全評估的效率，簡化了與安全性相關(guān)的各種最優(yōu)化問題的求解。

區(qū)域綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化控制的目標(biāo)是使區(qū)域綜合能源系統(tǒng)維持在正常、高效的安全運(yùn)行狀態(tài)。利用安全域分析工具，調(diào)度員可以獲取系統(tǒng)安全運(yùn)行的完整邊界，此外，根據(jù)工作點(diǎn)與安全域的相對位置，還可以得到工作點(diǎn)的安全狀態(tài)、安全距離、安全裕度等各種安全信息。基于安全域的系統(tǒng)安全性信息為調(diào)度員實(shí)施安全控制措施奠定了基礎(chǔ)，是調(diào)度員進(jìn)行決策判斷的依據(jù)。

因此，有必要基于實(shí)用化區(qū)域綜合能源系統(tǒng)安全域理論，研究區(qū)域綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化控制措施。如何對區(qū)域綜合能源系統(tǒng)所帶負(fù)荷進(jìn)行調(diào)控，如何在考慮調(diào)控措施經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上使系統(tǒng)達(dá)到安全性與高效性均衡的運(yùn)行狀態(tài)，是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種于實(shí)用化安全域的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化控制方法，該方法可以有效的解決區(qū)域綜合能源系統(tǒng)從安全狀態(tài)至安全高效狀態(tài)的控制問題，獲得使系統(tǒng)最快且控制措施經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的從安全狀態(tài)移動至安全高效狀態(tài)的控制策略，詳見下文描述：

一種基于實(shí)用化安全域的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化控制方法，所述方法包括：

基于實(shí)用化安全域，構(gòu)建包含優(yōu)化目標(biāo)與運(yùn)行約束的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化控制模型；

采用NSGA-II算法求解上述控制模型，獲得一組最優(yōu)的系統(tǒng)優(yōu)化控制方案集；

針對管線出口負(fù)荷，通過調(diào)整開關(guān)狀態(tài)、閥門開放量調(diào)整其大小，對管線出口負(fù)荷進(jìn)行相應(yīng)的削減或者增加，實(shí)現(xiàn)工作點(diǎn)在安全域中位置的調(diào)整。

所述區(qū)域綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化控制模型具體為：

(1)優(yōu)化目標(biāo)I：安全程度函數(shù)

式中，表示安全程度函數(shù)中的最大值；

(2)優(yōu)化目標(biāo)II：效率程度函數(shù)

式中，表示效率程度函數(shù)中的最大值；

(3)優(yōu)化目標(biāo)III：調(diào)控路徑函數(shù)