[發(fā)明專利]一種綜合能源系統(tǒng)多層遞階控制系統(tǒng)與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110763561.7
• 申請(qǐng)日: 2021-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN113467397B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張承慧;魏志成;董興;孫波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418;G06Q50/06;G06F30/20
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.一種綜合能源系統(tǒng)多層遞階控制系統(tǒng)，其特征是，包括：

組織層，所述組織層由綜合能源系統(tǒng)調(diào)度中心為主構(gòu)成；

協(xié)調(diào)層，所述協(xié)調(diào)層由優(yōu)化調(diào)度策略分配器和子任務(wù)協(xié)調(diào)器為主構(gòu)成；

執(zhí)行層，所述執(zhí)行層由直接控制器構(gòu)成；

所述綜合能源系統(tǒng)調(diào)度中心基于接收到的信息，制定適用于優(yōu)化目標(biāo)的總優(yōu)化調(diào)度任務(wù)，構(gòu)建適用于優(yōu)化目標(biāo)的系統(tǒng)模型和優(yōu)化約束條件；

所述分配器基于組織層給定的系統(tǒng)模型、優(yōu)化目標(biāo)和約束條件，將總?cè)蝿?wù)分解為多個(gè)子任務(wù)；

所述子任務(wù)協(xié)調(diào)器針對(duì)特定子任務(wù)，根據(jù)執(zhí)行層反饋的當(dāng)前態(tài)勢(shì)信息和組織層分析決策形成的總優(yōu)化調(diào)度任務(wù)，調(diào)整當(dāng)前的運(yùn)行控制策略；

所述執(zhí)行層負(fù)責(zé)接收協(xié)調(diào)層下發(fā)的控制策略，與綜合能源系統(tǒng)各分過程之間快速完成大數(shù)據(jù)交互；

協(xié)調(diào)層包括一個(gè)優(yōu)化調(diào)度策略分配器和多個(gè)子任務(wù)協(xié)調(diào)器，負(fù)責(zé)全局協(xié)調(diào)控制；分配器基于組織層給定的系統(tǒng)模型、優(yōu)化目標(biāo)和約束條件，把總?cè)蝿?wù)分解為多個(gè)子任務(wù)，每個(gè)協(xié)調(diào)器針對(duì)特定子任務(wù)，根據(jù)執(zhí)行層反饋的當(dāng)前態(tài)勢(shì)信息和組織層分析決策形成的總優(yōu)化調(diào)度任務(wù)，快速穩(wěn)定處理的一定量的數(shù)據(jù)，調(diào)整當(dāng)前的運(yùn)行控制策略并實(shí)質(zhì)性地影響未來一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)的設(shè)備工況；

所述協(xié)調(diào)層的分配器按照不同的約束條件，將組織層的總優(yōu)化調(diào)度任務(wù)求解問題分解成一系列協(xié)調(diào)器可以并列執(zhí)行的離散子任務(wù)和控制序列求解問題，每個(gè)子任務(wù)求解問題以及控制序列求解問題可以進(jìn)一步被分解成為一系列離散指令求解問題；

優(yōu)化調(diào)度總目標(biāo)函數(shù)為：

min(obj)＝w₁×D_c+w₂×D_e+w₃×D_η

其中：obj為優(yōu)化調(diào)度策略總目標(biāo)，D_c、D_e和D_η分別是運(yùn)行經(jīng)濟(jì)成本目標(biāo)、碳排放成本目標(biāo)、能源利用率成本目標(biāo)，w₁、w₂和w₃分別是不同目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)；

電能平衡約束如下：

P_pg+P_es+∑P_gt＝P_load+∑P_user

其中：P_pg是與電網(wǎng)交互的電功率，大于0為從電網(wǎng)購(gòu)電，小于0為向電網(wǎng)售電，P_es為儲(chǔ)電裝置的出力值，大于0為放電，小于0為充電，P_gt為各個(gè)發(fā)電設(shè)備的出力值，包括燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的發(fā)電功率和可再生能源發(fā)電裝置的發(fā)電功率，P_load為電負(fù)荷，P_user為綜合能源系統(tǒng)內(nèi)部各裝置的耗電功率；

熱平衡約束如下：

Q_cw，h+∑Q_i，h＝Q_load+∑Q_user，h

其中：Q_cw，h為循環(huán)系統(tǒng)傳遞的熱量，Q_i，h為各個(gè)制熱裝置的輸出熱量，Q_load，h為熱負(fù)荷，Q_user，h為各個(gè)熱泵機(jī)組的輸入熱量；

冷平衡約束如下：

Q_cw，c+∑Q_i，c＝Q_load，c

其中：Q_cw，c為循環(huán)系統(tǒng)傳遞的冷量，Q_i，c為各個(gè)制冷裝置的輸出冷量，Q_load，c為冷負(fù)荷；

協(xié)調(diào)層的優(yōu)化調(diào)度策略分配器將優(yōu)化調(diào)度總目標(biāo)具體為各個(gè)分目標(biāo)，各個(gè)分目標(biāo)的模型為：

D_c＝∑_t(P_pg(t)×p_pg(t)×Δt+F_gas(t)×p_gas(t)×Δt)

D_e＝∑_t(P_pg(t)×k_pg×Δt+F_gas(t)×k_gas×Δt)

其中：t為優(yōu)化調(diào)度時(shí)刻，P_pg(t)、p_pg(t)、F_gas(t)、p_gas(t)分別為t時(shí)刻與電網(wǎng)交互的瞬時(shí)功率、瞬時(shí)電價(jià)、瞬時(shí)購(gòu)氣量、瞬時(shí)氣價(jià)，Δt為一個(gè)優(yōu)化調(diào)度時(shí)間窗的長(zhǎng)度，k_pg、k_pg分別為電消耗量的和燃?xì)庀牧康奶寂欧懦杀鞠禂?shù)，j代表不同形式的能源，Q(j)為不同形式能源的消耗量，η_j為不同形式能源的利用率，k_loss為能源浪費(fèi)的懲罰成本系數(shù)。