[發明專利]基于MPC的含儲熱的供熱系統雙層優化調度方法及裝置

在審

• 申請號: 202310301701.8
• 申請日: 2023-03-24
• 公開（公告）號: CN116300755A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 劉成剛;陳謝磊
• 申請（專利權）人: 浙江英集動力科技有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 鄭州博派知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41137
• 代理人: 榮永輝

本發明公開了一種基于MPC的含儲熱的供熱系統雙層優化調度方法，包括：在供熱系統中配置儲熱裝置，以可再生能源供熱機組出力預測值設置調度指令，以可再生能源供熱機組和儲熱裝置的共同出力跟蹤調度指令以及儲熱裝置動作量最小為控制優化目標，通過模型預測控制策略對儲熱裝置進行優化，模型預測控制通過滾動優化和反饋校正環節進行優化求解，獲得儲熱裝置的動作指令；通過可再生能源供熱機組和儲熱裝置的共同出力減少傳統供熱機組負荷，利用剩余負荷對傳統供熱機組進行優化，以調度時段內傳統供熱機組運行成本、可再生能源運行成本和儲熱裝置運行成本最小為目標函數，對傳統供熱機組出力進行優化，獲得傳統供熱機組的動作指令。

技術領域

本發明屬于智慧供熱技術領域，具體涉及一種基于MPC的含儲熱的供熱系統雙層優化調度方法。

背景技術

智慧供熱系統的自主優化運行是指系統通過機理建模及數據辨識構建供熱系統數字孿生模型，結合模型預測性控制及實時優化等人工智能技術，從多個層級對供熱系統進行統籌優化優化運行策略自動下發控制系統從而實現全流程自動安全的閉環控制，從而使供熱系統具備自感知、自學習、自適應、自調節的能力。

隨著供熱低碳化、清潔化和智慧化的發展趨勢，需要將高比例的可再生能源接入供熱系統。然而，可再生能源具有隨機性、波動性、不確定性的特點，當利用可再生能源供熱時，勢必會造成供熱系統的波動，影響供熱系統的安全穩定運行和供熱質量，大大增加了供熱系統調度的難度，因此如何減少可再生能源不確定性給供熱調度帶來的不良影響，平抑可再生能源出力的波動性，提高供熱系統運行的經濟性和可靠性，是目前急需解決的問題。

基于上述技術問題，需要設計一種新的基于MPC的含儲熱的供熱系統雙層優化調度方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種基于MPC的含儲熱的供熱系統雙層優化調度方法，通過建立雙層優化調度模型，優化儲熱裝置出力能夠有效彌補可再生能源輸出功率，減少了可再生能源的不確定性給供熱系統調度帶來的不良影響和不確定性、波動性，以及剩余的負荷缺額由傳統供熱機組出力填補，利用智能優化算法優化傳統供熱機組的出力，作為調度的第二層優化，能夠提升供熱系統的經濟性和可靠性。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

本發明提供了一種基于MPC的含儲熱的供熱系統雙層優化調度方法，它包括：

采用機理建模和數據辨識的方法建立供熱系統數字孿生模型；所述供熱系統中的供熱機組至少包括可再生能源供熱機組和傳統供熱機組；

基于供熱系統數字孿生模型獲取供熱歷史運行數據和室外氣象數據，采用機器學習算法建立供熱系統負荷預測模型和可再生能源供熱機組出力預測模型，獲得供熱系統總負荷需求和可再生能源供熱機組出力預測值；

建立第一層優化調度模型：將模型預測控制策略引入配置儲熱裝置的供熱系統中，以可再生能源供熱機組出力預測值設置調度指令，以可再生能源供熱機組和儲熱裝置的共同出力跟蹤調度指令以及儲熱裝置動作量最小為控制優化目標，通過模型預測控制策略對儲熱裝置進行優化，模型預測控制通過滾動優化和反饋校正環節進行優化求解，獲得儲熱裝置的動作指令；

建立第二層優化調度模型：通過可再生能源供熱機組和儲熱裝置的共同出力減少傳統供熱機組負荷，利用剩余負荷對傳統供熱機組進行優化，以調度時段內傳統供熱機組運行成本、可再生能源運行成本和儲熱裝置運行成本最小為目標函數，通過智能優化算法對傳統供熱機組出力進行優化，獲得傳統供熱機組的動作指令。

進一步，所述采用機理建模和數據辨識的方法建立供熱系統數字孿生模型，包括：