[發明專利]一種基于改進Jaya算法的集成能源系統規劃方法

在審

• 申請號: 202111217477.1
• 申請日: 2021-10-19
• 公開（公告）號: CN113971510A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 李順昕;趙敏;聶文海;周毅;趙一男;楊敏;楊金剛;李莉;全璐瑤;李笑蓉;傅守強;孫海波;丁健民;陳丹;劉志雄
• 申請（專利權）人: 國網冀北電力有限公司經濟技術研究院;國家電網有限公司;北京京研電力工程設計有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q30/02;G06N3/12;G06N3/00;G06Q50/06
• 代理公司: 天津合正知識產權代理有限公司 12229
• 代理人: 李成運

本發明提供了一種基于改進Jaya算法的集成能源系統規劃方法，所述方法包括：確定能源綜合系統規劃模型目標，所述的規劃目標包括：最低年度運營成本、施工投資成本、設備維護成本、系統運行成本和環境成本；綜合能源的系統構成方式和供能結構；提高Jaya算法求解精度和編碼能力的改進方法；應用改進Jaya算法求解綜合能源系統的方法。可以更精確的求解出綜合能源系統的優化規劃結果，使規劃結果更具有實際應用價值。

技術領域

本發明涉及一種基于智能算法的綜合能源系統規劃的優化方法，具體設計一種基于改進Jaya算法的集成能源系統規劃方法。

背景技術

綜合能源系統可通過互補和協調的方式有效提高可再生能源的吸收能力，降低系統的運行成本。此外，綜合能源系統還可以協調不同能源的運行。然而，隨著綜合能源系統的不斷發展，越來越多能源設備接入綜合能源系統，導致其不確定因素增加。多種能源的耦合已經變得越來越復雜，給綜合能源系統的施工規劃和系統運行帶來了許多挑戰。

對于綜合能源系統的系統結構和能源設備容量的合理選擇和配置是必要的。因為它是確保系統可持續的經濟、高效和環境運行的關鍵。相應的規劃算法，需要在綜合能源系統規劃過程中處理大量的設備參數和負荷數據。由于計算量大，使得方案的計算效率和計算精度得不到進一步提高。因此，亟需計算效率和準確度更高的智能算法來求解綜合能源系統的規劃方案。

發明內容

針對綜合能源系統在尋找優化配置方案時，難以在大規模計算過程中快速、高效地尋找到精確最優方案的問題，本發明構建了一個考慮了系統建設投資、運行維護、電力平衡和環保成本的多重約束條件的綜合能源系統規劃模型，結合非線性突變算子，提出了一種改進的 Jaya算法，對設備選擇和容量配置進行優化求解，達到有效降低系統年度運行成本、提高解決方案精度的目的。

本發明的技術方案實現如下：

一種基于改進Jaya算法的集成能源系統規劃方法，其特征包括：

計算集成能源系統的規劃模型，規劃模型的目標函數為綜合能源系統的最低年度運營成本，包括：施工投資成本和設備維護成本、系統運行成本和環境成本，目標功能描述為公式(1)：

minC_tot＝C_n+C_t+C_p+C_en (1)

施工投資成本由設備的類型和額定容量決定，利用貼現率將系統中各裝置的整個生命周期施工成本攤銷至每年，模型如下：

其中S_k為設備k的額定容量，ω_k為設備k的單位投資成本，α_k為設備k的使用壽命，r為貼現率；

設備維護成本由施工投資成本確定，按施工投資成本的3％計算：

C_t＝0.03C_n (3)

綜合能源系統的運行過程中，與上游電網或天然氣網絡相互作用，以滿足綜合能源系統的正常運行和負載需求；系統運行成本包括上游電網電力采購成本和天然氣采購成本：

C_p＝C_e+C_g (4)

其中C_e為購房成本，C_g為天然氣采購成本，E_t為綜合能源系統在t時購買的電量，m為上游電網銷售電價，G_i為設備天然氣消耗量， R_TRQ為天然氣燃燒熱值，p為天然氣價格；

環境成本是燃氣輪機和電網的等效碳排放成本；其型號如下：