[發(fā)明專利]一種綜合能源系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110475376.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113239529B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁敏;楊晨;周飛;呂東;沈繼忠;李石;董曉峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F111/04;G06F111/06
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛(wèi)

1.一種綜合能源系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化方法，用于對(duì)綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，其特征在于：所述綜合能源系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化方法包括以下步驟：

步驟a：確定所述綜合能源系統(tǒng)在規(guī)劃周期內(nèi)的總成本最小的目標(biāo)函數(shù)；

步驟b：確定所述綜合能源系統(tǒng)的約束條件；

步驟c：基于所述綜合能源系統(tǒng)的約束條件求解所述目標(biāo)函數(shù)而得到優(yōu)化方案；

所述步驟a中，所述目標(biāo)函數(shù)為：

，

其中，表示所述綜合能源系統(tǒng)的待選設(shè)備的總投資成本費(fèi)用，表示所述綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行總成本；

所述待選設(shè)備包括冷熱電三聯(lián)供機(jī)組、燃?xì)忮仩t、電制冷設(shè)備和變電站；

所述綜合能源系統(tǒng)的待選設(shè)備的總投資成本費(fèi)用為：

，

，

其中，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第i個(gè)所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的建設(shè)成本，表示表示所述綜合能源系統(tǒng)中第i個(gè)所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的建設(shè)變量，表示表示所述綜合能源系統(tǒng)中第j個(gè)所述燃?xì)忮仩t的建設(shè)成本，表示表示所述綜合能源系統(tǒng)中第j個(gè)所述燃?xì)忮仩t的建設(shè)變量，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第k個(gè)所述電制冷設(shè)備的建設(shè)成本，表示表示所述綜合能源系統(tǒng)中第k個(gè)所述電制冷設(shè)備的建設(shè)變量，所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的建設(shè)變量、所述燃?xì)忮仩t的建設(shè)變量、所述電制冷設(shè)備的建設(shè)變量為1表示對(duì)應(yīng)的所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組、所述燃?xì)忮仩t、所述電制冷設(shè)備投建，所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的建設(shè)變量、所述燃?xì)忮仩t的建設(shè)變量、所述電制冷設(shè)備的建設(shè)變量為0表示對(duì)應(yīng)的所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組、所述燃?xì)忮仩t、所述電制冷設(shè)備不建，NC表示所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的待選數(shù)量，NG表示所述燃?xì)忮仩t的待選數(shù)量，NE表示所述電制冷設(shè)備的待選數(shù)量；

所述綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行總成本為：

，

其中，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第i個(gè)所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組在典型日s下時(shí)刻t中的設(shè)備出力，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第j個(gè)所述燃?xì)忮仩t在典型日s下時(shí)刻t中的設(shè)備出力，表示典型日s在一年中出現(xiàn)的天數(shù)，表示所述綜合能源系統(tǒng)在典型日s下時(shí)刻t向外購(gòu)氣的價(jià)格，表示所述綜合能源系統(tǒng)在典型日s下時(shí)刻t向外購(gòu)電的價(jià)格，表示所述綜合能源系統(tǒng)中的變電站在典型日s下時(shí)刻t中的出力，Scenes表示典型日個(gè)數(shù)，m表示將規(guī)劃周期內(nèi)的運(yùn)行成本折算到規(guī)劃年內(nèi)的資金年折現(xiàn)率，。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜合能源系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟b中，所述綜合能源系統(tǒng)的約束條件包括能量供需平衡約束、電負(fù)荷供需平衡約束、熱負(fù)荷供需平衡約束、冷負(fù)荷供需平衡約束、設(shè)備出力上下限約束以及設(shè)備在某一所述設(shè)備故障場(chǎng)景下的運(yùn)行變量與建設(shè)變量之間的約束。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種綜合能源系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于：所述能量供需平衡約束表示為：

L≤CP，

其中，L表示所述綜合能源系統(tǒng)的冷熱電負(fù)荷，P表示所述綜合能源系統(tǒng)中的所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組、所述燃?xì)忮仩t、所述電制冷設(shè)備和所述變電站的出力大小，C表示耦合矩陣；

所述電負(fù)荷供需平衡約束表示為：

，

，

其中，表示所述綜合能源系統(tǒng)在典型日s下時(shí)刻t的電負(fù)荷，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第i個(gè)所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組在典型日s下時(shí)刻t的故障場(chǎng)景下的設(shè)備出力，表示所述綜合能源系統(tǒng)中的所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組輸入的天然氣能量和輸出的電能之間的耦合關(guān)系，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第k個(gè)所述電制冷設(shè)備在典型日s下時(shí)刻t的故障場(chǎng)景下的設(shè)備出力，表示所述綜合能源系統(tǒng)中的所述電制冷設(shè)備的輸入的電能和輸出的電能之間的耦合關(guān)系，表示所述綜合能源系統(tǒng)中的變電站在典型日s下時(shí)刻t的故障場(chǎng)景下的設(shè)備出力，表示所述綜合能源系統(tǒng)中的變電站的輸入的電能和輸出的電能之間的耦合關(guān)系；下標(biāo)n表示不同的設(shè)備故障場(chǎng)景，總場(chǎng)景數(shù)為待選設(shè)備總數(shù)，NC表示所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的待選數(shù)量，NG表示所述燃?xì)忮仩t的待選數(shù)量，NE表示所述電制冷設(shè)備的待選數(shù)量；

所述熱負(fù)荷供需平衡約束表示為：

，

，

其中，表示所述綜合能源系統(tǒng)在典型日s下時(shí)刻t的熱負(fù)荷，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第i個(gè)所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組在典型日s下時(shí)刻t的故障場(chǎng)景下的設(shè)備出力，表示所述綜合能源系統(tǒng)中的所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組輸入的天然氣能量和輸出的熱能之間的耦合關(guān)系，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第j個(gè)所述燃?xì)忮仩t在典型日s下時(shí)刻t的故障場(chǎng)景下的設(shè)備出力，表示所述綜合能源系統(tǒng)中的所述燃?xì)忮仩t輸入的天然氣能量和輸出的熱能之間的耦合關(guān)系，下標(biāo)n表示不同的設(shè)備故障場(chǎng)景，總場(chǎng)景數(shù)為待選設(shè)備總數(shù)，NC表示所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的待選數(shù)量，NG表示所述燃?xì)忮仩t的待選數(shù)量，NE表示所述電制冷設(shè)備的待選數(shù)量；

所述冷負(fù)荷供需平衡約束表示為：

，

，

其中，表示所述綜合能源系統(tǒng)在典型日s下時(shí)刻t的冷負(fù)荷，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第i個(gè)所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組在典型日s下時(shí)刻t的故障場(chǎng)景下的設(shè)備出力，表示所述綜合能源系統(tǒng)中的所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組輸入的天然氣能量和輸出的冷能之間的耦合關(guān)系，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第k個(gè)所述電制冷設(shè)備在典型日s下時(shí)刻t的故障場(chǎng)景下的設(shè)備出力，表示所述綜合能源系統(tǒng)中的所述電制冷設(shè)備輸入的電能和輸出的冷能之間的耦合關(guān)系，下標(biāo)n表示不同的設(shè)備故障場(chǎng)景，總場(chǎng)景數(shù)為待選設(shè)備總數(shù)，NC表示所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的待選數(shù)量，NG表示所述燃?xì)忮仩t的待選數(shù)量，NE表示所述電制冷設(shè)備的待選數(shù)量；

所述設(shè)備出力上下限約束表示為：

，

其中，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第i個(gè)所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組在典型日s下時(shí)刻t的故障場(chǎng)景下的設(shè)備出力，表示設(shè)備故障場(chǎng)景n下所述綜合能源系統(tǒng)中第i個(gè)所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的運(yùn)行情況，表示所述綜合能源系統(tǒng)中所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組出力最大值，下標(biāo)n表示不同的設(shè)備故障場(chǎng)景；

，

其中，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第j個(gè)所述燃?xì)忮仩t在典型日s下時(shí)刻t的故障場(chǎng)景下的設(shè)備出力，表示設(shè)備故障場(chǎng)景n下所述綜合能源系統(tǒng)中第j個(gè)所述燃?xì)忮仩t的運(yùn)行情況，表示所述綜合能源系統(tǒng)中的所述燃?xì)忮仩t出力最大值，下標(biāo)n表示不同的設(shè)備故障場(chǎng)景；

，

其中，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第k個(gè)所述電制冷設(shè)備在典型日s下時(shí)刻t的故障場(chǎng)景下的設(shè)備出力，表示設(shè)備故障場(chǎng)景n下所述綜合能源系統(tǒng)中第k個(gè)所述電制冷設(shè)備的運(yùn)行情況，表示所述綜合能源系統(tǒng)中的所述電制冷設(shè)備出力最大值，下標(biāo)n表示不同的設(shè)備故障場(chǎng)景；

，

所述設(shè)備在某一所述設(shè)備故障場(chǎng)景下的運(yùn)行變量與建設(shè)變量之間的約束表示為：

當(dāng)處于某一設(shè)備對(duì)應(yīng)的故障場(chǎng)景時(shí)，該設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變量置零，約束可表示為：

，

，

，

其中，表示設(shè)備故障場(chǎng)景n下所述綜合能源系統(tǒng)中第i個(gè)所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的運(yùn)行情況，表示設(shè)備故障場(chǎng)景n下所述綜合能源系統(tǒng)中第j個(gè)所述燃?xì)忮仩t的運(yùn)行情況，表示設(shè)備故障場(chǎng)景n下所述綜合能源系統(tǒng)中第k個(gè)所述電制冷設(shè)備的運(yùn)行情況；

運(yùn)行狀態(tài)變量由設(shè)備的建設(shè)變量約束，只有當(dāng)設(shè)備投建，才有可能處于運(yùn)行狀態(tài)，約束可表示為：

，

，

，

其中，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第i個(gè)所述冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的建設(shè)變量，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第j個(gè)所述燃?xì)忮仩t的建設(shè)變量，表示所述綜合能源系統(tǒng)中第k個(gè)所述電制冷設(shè)備的建設(shè)變量。