[發明專利]協同優化的綜合能源系統設計方案的獲取方法和系統

有效

• 申請號: 202010320727.3
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111401665B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 張承慧;孫波;李浩然
• 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

本公開公開了協同優化的綜合能源系統設計方案的獲取方法和系統，包括：確定備選設備種類和數量，以總量作為優化時的設備數量；根據設備數量和類型，以統一模型確定變量的數量和類型，包括設備順序、設備容量和運行參數；基于設備的統一模型，將綜合能源系統結構表示為鏈式結構；以鏈式結構的鏈式運行模式進行仿真得到運行數據，以設備的結構順序、裝機容量、控制參數為變量，以一次能源消耗、供能成本、碳排放量為目標，求解變量獲得設備在鏈式結構中的排序結果；根據求解結果，獲得系統設計結果。本公開為一體化設計方法，是從根本上解決由多設備多工況、結構復雜多變、多能流運行強耦合所引起的獨立優化失效的問題。

技術領域

本公開屬于綜合能源系統規劃技術領域，尤其涉及協同優化的綜合能源系統設計方案的獲取方法和系統。

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。

綜合能源系統通過太陽能、生物質能、天然氣等能源的互補利用同時滿足用戶冷、熱、電等綜合能量需求，極大提高其應對負荷變化的能力。系統中包含諸多不同類型的能量轉換單元，集成形式復雜多樣。間歇性可再生能源的接入不僅加深了系統多能流復雜性，更為運行狀態注入了大量隨機因素，遂使系統實際中容量配置與運行模態之間的耦合關系進一步加深。不僅動力設備選型對整體性能具有舉足輕重的影響，而且不同動力技術相互迥異的特性使得各設備間的協同運行方式不盡相同，進而造成了系統結構的復雜多樣。

另外，風、光、生物質等新能源、大規模儲能設備及大量柔性負荷的接入，使綜合能源系統的運行方式隨機多變，系統設計中結構-容量-運行之間的耦合關系空前加深，以往針對單一結構或容量的多目標優化方法難以勝任，需要一體化設計的新方法。

因此，以性能為優化目標，以設備、能源和系統參數為輸入，確定系統的能流結構、設備容量與互補運行方式是綜合能源系統一體化設計所需解決的問題。而根據冷、熱、電負荷變化情況和用戶實際需求，全面評估不同能量轉化技術的本質特性，實現系統優化配置設計，合理規劃設備前期投資，準確匹配能源供需關系，已成為當前研究熱點，備受學術界與企業界關注。

發明人在研究中發現，目前，國內外學者大多采用智能算法，通過啟發式搜索的方式，集成優化系統的優化運行或容量配置。而若采用嵌套優化的思想，分別完成設備容量與運行參數的多目標優化，計算量和計算時間倍增，難以準確求解。若再加之綜合能源系統結構的嵌套優化，則不能求解。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本公開提供了協同優化的綜合能源系統一體化設計方案的獲取方法。基于多種能源轉換設備間互補的結構關系，容量配置與關鍵運行參數間的內在約束關系，建立設備的統一模型以描述綜合能源系統的連接方式、運行方式和控制參數，從而將綜合能源系統的結構-容量-運行集成于一體，實現在系統設計中的協同優化。

為實現上述目的，本公開的一個或多個實施例提供了如下技術方案：

協同優化的綜合能源系統設計方案的獲取方法，包括：

確定備選的設備種類和每種設備的數量，以設備總數量作為一體化優化時的設備數量上限；

根據設備數量和類型，以統一模型確定變量的數量和類型，包括設備順序、設備容量和運行參數；

基于設備的統一模型，將綜合能源系統結構表示為鏈式結構；

基于系統的鏈式結構，以鏈式運行模式進行仿真得到運行數據；

以設備的結構順序、裝機容量、控制參數為變量，以一次能源消耗、供能成本、碳排放量為目標，求解變量獲得系統一體化設計的最佳方案，包括系統鏈式結構、系統網式結構、設備容量、運行參數。

進一步的技術方案，若求解結果中，某序位的設備容量為0，則刪除該設備。