[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于Q學(xué)習(xí)的園區(qū)綜合能源系統(tǒng)低碳運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011479246.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112580867B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭潔云;張林垚;吳桂聯(lián);宋倩蕓;陳浩;林婷婷;倪識(shí)遠(yuǎn);胡志堅(jiān);陳志;翁菖宏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q10/04
• 分類(lèi)號(hào): G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 錢(qián)莉;蔡學(xué)俊

1.一種基于Q學(xué)習(xí)的園區(qū)綜合能源系統(tǒng)低碳運(yùn)行方法，其特征在于，包括以下步驟：

基于能量樞紐的概念建立園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的模型PIES；

計(jì)及PIES二氧化碳排放量的治理費(fèi)用，以PIES的日運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo)，建立PIES低碳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行策略的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型；

建立與上述優(yōu)化模型相對(duì)應(yīng)的馬爾科夫決策過(guò)程MDP，并相應(yīng)定義MDP問(wèn)題的狀態(tài)空間、動(dòng)作空間和獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)；

采用改進(jìn)的Q學(xué)習(xí)算法對(duì)所述的MDP問(wèn)題進(jìn)行求解，利用獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)對(duì)Q值表進(jìn)行初始化的改進(jìn)；

所述基于能量樞紐的概念建立園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的模型PIES具體為：

建立光伏發(fā)電裝置、能源轉(zhuǎn)化裝置以及電儲(chǔ)裝置建立運(yùn)行時(shí)的數(shù)學(xué)模型，并確定各類(lèi)裝置的能源轉(zhuǎn)化關(guān)系、裝置輸入輸出范圍；所述能源轉(zhuǎn)化裝置包括熱電聯(lián)產(chǎn)、燃?xì)忮仩t、壓縮式制冷機(jī)；

1)光伏發(fā)電裝置PV：PV的輸出電功率滿足以下約束：

0≤P_PV(t)≤P_PV,max；

式中，P_PV(t)表示t時(shí)刻PV發(fā)電機(jī)輸出的電功率，P_PV,max表示PV輸出電功率的最大值；

2)熱電聯(lián)產(chǎn)CHP的模型及運(yùn)行條件如下：

P_CHP(t)＝η_CHP,eG_CHP(t)；

H_CHP(t)＝η_CHP,hG_CHP(t)；

式中，P_CHP(t)和H_CHP(t)分別表示t時(shí)刻CHP輸出的電功率和熱功率；η_CHP,e和η_CHP,h分別表示CHP的產(chǎn)電效率和產(chǎn)熱效率；G_CHP(t)表示t時(shí)刻輸入CHP的天然氣功率；P_CHP和分別表示CHP輸出電功率的下限和上限；H_CHP和分別表示CHP輸出熱功率的下限和上限，輸出功率的上下限由裝置的額定容量所決定；

3)燃?xì)忮仩tGB的模型及其運(yùn)行約束條件如下：

H_GB(t)＝η_GBG_GB(t)；

式中，H_GB(t)表示t時(shí)刻GB輸出的熱功率；G_GB(t)表示t時(shí)刻輸入GB的天然氣功率；η_GB表示GB的產(chǎn)熱效率；H_GB和分別表示GB輸出熱功率的下限和上限；

4)壓縮式制冷機(jī)CR的模型及其運(yùn)行約束條件如下：

F_CR(t)＝η_CRP_CR(t)；

式中，F(xiàn)_CR(t)表示t時(shí)刻CR輸出的冷功率；P_CR(t)表示t時(shí)刻輸入CR的電功率；F_CR和分別表示CR輸出冷功率的下限和上限；η_CR表示壓縮式制冷機(jī)的能源轉(zhuǎn)化效率；

5)電儲(chǔ)裝置ES的模型及其約束條件如下：

P_ES,dis(t)·P_ES,cha(t)＝0；

SOC_min≤SOC(t)≤SOC_max；

式中，P_ES,cha(t)和P_ES,dis(t)分別表示t時(shí)刻ES的充電和放電功率；表示ES的充放電功率上限；SOC(t)表示t時(shí)刻ES的荷電狀態(tài)；η_ES表示ES的充放電效率；S_ES表示ES的額定容量；SOC_min和SOC_max分別表示ES荷電的下限和上限；

接著，基于EH概念建立PIES的模型，將PIES抽象為一個(gè)多輸入-多輸出的雙端口網(wǎng)絡(luò)，該雙端口網(wǎng)絡(luò)的輸入來(lái)自上級(jí)電網(wǎng)、上級(jí)氣網(wǎng)和光伏發(fā)電，輸入直接面向用戶(hù)，滿足用戶(hù)的多種能源需求，雙端口網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部則由能源轉(zhuǎn)化裝置和儲(chǔ)能裝置組成，實(shí)現(xiàn)多種能源之間的轉(zhuǎn)化；

所述計(jì)及PIES二氧化碳排放量的治理費(fèi)用，以PIES的日運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo)，建立PIES低碳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行策略的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型具體為：

以不輕易切掉負(fù)荷，計(jì)及碳排放治理費(fèi)用的PIES日運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)：

F＝Ope_P+Ope_G+Ope_C；

其中，

式中，F(xiàn)表示目標(biāo)函數(shù)；Ope_P、Ope_G和Ope_C分別表示PIES向上級(jí)電網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用、向上級(jí)天然氣網(wǎng)購(gòu)氣費(fèi)用和二氧化碳的治理費(fèi)用；P(t)和G(t)分別表示t時(shí)刻PIES向上級(jí)電網(wǎng)的購(gòu)電功率和向上級(jí)氣網(wǎng)的購(gòu)氣功率；f_P(t)和f_G(t)分別表示t時(shí)刻的電價(jià)和氣價(jià)，將一天劃分為24個(gè)周期，Δt取為1小時(shí)；C(t)表示t時(shí)刻PIES的CO₂排放量；f_C表示單位CO₂排放量的治理價(jià)格；

其中，C(t)的具體表達(dá)式如下：

C(t)＝C_P(t)+C_CHP(t)+C_GB(t)；

其中，

C_P(t)＝P(t)Δtβ_e；

C_GB(t)＝H_GB(t)Δtβ_h；

式中，C_P(t)、C_CHP(t)和C_GB(t)分別表示t時(shí)刻購(gòu)電、CHP、GB的CO₂排放量；β_e和β_h分別表示單位產(chǎn)電量和單位產(chǎn)熱量所產(chǎn)生的CO₂排放量；表示單位產(chǎn)電量向單位產(chǎn)熱量的折算系數(shù)。