[發(fā)明專(zhuān)利]離網(wǎng)型光氣熱電聯(lián)產(chǎn)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110278310.X
• 申請(qǐng)日: 2021-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113159983A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金宇暉;沈炯;張俊禮;吳嘯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q50/06
• 分類(lèi)號(hào): G06Q50/06;G06Q10/04;H02J1/00;H02J1/10;H02J7/35
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 郝雅潔

1.一種離網(wǎng)型光氣熱電聯(lián)產(chǎn)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：建立離網(wǎng)型光氣熱電聯(lián)產(chǎn)綜合能源系統(tǒng)機(jī)理模型，所述綜合能源系統(tǒng)包括由微燃機(jī)與空氣源熱泵構(gòu)成的熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)；以所述熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)作為熱電協(xié)調(diào)控制的物理對(duì)象并表征所述綜合能源系統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)特性；

步驟二：以所述綜合能源系統(tǒng)的熱電負(fù)荷供需實(shí)時(shí)平衡為控制目標(biāo)，建立直接能量平衡單層控制結(jié)構(gòu)，所述直接能量平衡單層控制結(jié)構(gòu)采用協(xié)調(diào)控制器對(duì)表征熱電負(fù)荷供需實(shí)時(shí)平衡的系統(tǒng)側(cè)的指標(biāo)進(jìn)行控制；

步驟三：所述協(xié)調(diào)控制器基于分布式模型預(yù)測(cè)控制算法實(shí)現(xiàn)熱電協(xié)調(diào)控制，基于所述熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建所述分布式模型預(yù)測(cè)控制算法的預(yù)測(cè)模型，其采用擾動(dòng)擴(kuò)增的方式實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差控制性能，并通過(guò)終端約束保證模型預(yù)測(cè)控制器的穩(wěn)定性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型光氣熱電聯(lián)產(chǎn)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述綜合能源系統(tǒng)還包括與母線連接的光伏和鋰電池；所述微燃機(jī)采用具有余熱回收功能的微型燃?xì)廨啓C(jī)，其高溫余熱煙氣通過(guò)換熱器將熱量傳遞給回水以制得供暖水，所述微燃機(jī)和所述空氣源熱泵制得的熱水在供水聯(lián)箱中混合后流向取暖用戶(hù)；所述綜合能源系統(tǒng)的各耗電設(shè)備用電均由綜合能源系統(tǒng)內(nèi)部提供。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離網(wǎng)型光氣熱電聯(lián)產(chǎn)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述協(xié)調(diào)控制器所控對(duì)象為所述熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)，根據(jù)熱電能量供需的不平衡信號(hào)，所述協(xié)調(diào)控制器通過(guò)調(diào)節(jié)所述微燃機(jī)的燃料流量以及所述空氣源熱泵的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)所述熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)的供熱與供電功率。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離網(wǎng)型光氣熱電聯(lián)產(chǎn)綜合能源系統(tǒng)協(xié)同控制方法，其特征在于，所述步驟二中，表征熱功率、電功率供需平衡的系統(tǒng)側(cè)指標(biāo)分別為供暖水溫度、系統(tǒng)凈輸出功率；表征熱功率、電功率供需平衡的用戶(hù)側(cè)指標(biāo)分別為用戶(hù)室內(nèi)溫度、母線電壓，且用戶(hù)側(cè)指標(biāo)分別由兩個(gè)就地控制器控制。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型光氣熱電聯(lián)產(chǎn)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述分布式模型預(yù)測(cè)控制算法為合作型，即每個(gè)分布式模型預(yù)測(cè)控制器不但考慮本控制器所控對(duì)象的目標(biāo)函數(shù)，也考慮其他控制器的控制目標(biāo)，并在每個(gè)迭代周期中共享優(yōu)化控制序列，以逼近全局最優(yōu)解；各所述分布式模型預(yù)測(cè)控制器的集群構(gòu)成所述協(xié)調(diào)控制器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的離網(wǎng)型光氣熱電聯(lián)產(chǎn)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，所述分布式模型預(yù)測(cè)控制算法的預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建流程包括：通過(guò)辨識(shí)系統(tǒng)整體動(dòng)態(tài)特性，建立所述綜合能源系統(tǒng)離散狀態(tài)空間方程；基于所述離散狀態(tài)空間方程建立分布式模型預(yù)測(cè)控制算法的分布式模型，所述合作型分布式模型預(yù)測(cè)控制算法的分布式模型為所述綜合能源系統(tǒng)離散狀態(tài)空間方程的分解，分解后得到多個(gè)子系統(tǒng)；采用擾動(dòng)擴(kuò)增的方法改造所述分布式模型，為后續(xù)無(wú)靜差控制做準(zhǔn)備，基于改造后的分布式模型推導(dǎo)可得分布式預(yù)測(cè)模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離網(wǎng)型光氣熱電聯(lián)產(chǎn)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，分布式模型如下式所示：

上式中，x_i為第i個(gè)子系統(tǒng)的狀態(tài)量，i＝1，2，...，M，M為被分解成的子系統(tǒng)數(shù)量；u_i為第i個(gè)子系統(tǒng)的輸入；y_i為第i個(gè)子系統(tǒng)的輸出；A_ij、B_ij和C_ij分別為j子系統(tǒng)對(duì)i子系統(tǒng)的系統(tǒng)矩陣、輸入矩陣和輸出矩陣，其中j＝1，2，...，M且j≠i；k為每個(gè)遞推時(shí)刻；

假設(shè)系統(tǒng)不存在輸出耦合，則C_ij(j＝1，2，...，M且j≠i)＝O，可得第i個(gè)子系統(tǒng)的輸出如下式所示：

擴(kuò)增與子系統(tǒng)輸出等維的狀態(tài)量，假設(shè)各子系統(tǒng)間的擾動(dòng)是獨(dú)立的，則可得子系統(tǒng)i擴(kuò)增后的分布式模型如下式所示：

式中，d為擴(kuò)增的擾動(dòng)項(xiàng)。