局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置方法及系统技术方案

本发明专利技术属于冷热电三联供系统技术领域，尤其涉及一种局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置方法及系统，包括负荷预测模块，联供系统的配置模块和结果输出模块；通过长短期记忆神经网络预测算法对于负荷进行预测，对于负荷预测得到的数据进行处理；以系统年费用最低为目标函数，建立优化配置的数学模型，并考虑负荷平衡约束、设备运行约束和安全稳定性约束等条件，输出系统最佳配置方案，确定具体负荷条件下容量配置方法的适用范围。本发明专利技术所形成的容量配置、负荷预测结果对于指导系统调度运行、获悉系统潜在风险、制定控制方案、保证系统安全稳定运行具有重要意义。

Capacity Configuration Method and System of CCHP System in Local Energy Internet

【技术实现步骤摘要】
局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置方法及系统
本专利技术属于冷热电三联供系统
，尤其涉及一种局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置方法及系统。
技术介绍
局域能源互联网是指基于园区配电网、以燃气为核心能源、以风电和分布式光伏等能源高效利用以及多能协同优化为主要形态、针对一个大型开发园区推广建设新能源独立的供给模式，以满足用户多能需求为基本目标的局域能源互联网。但燃机、风电、分布式光伏与储能等之间存在多能流耦合，使得冷热电三联供系统不能脱离局域能源互联网单独考虑，并且需要考虑并网或孤岛等多种运行方式。此外，还需综合考虑用户负荷侧的具体需求，加大了配置及运行的复杂性，导致传统的单独冷热电三联供系统的以热定电和以电定热两种容量配置系统及其方法难以适用。目前，从设备配置和运行策略两个角度来提升联供系统经济性的研究主要有两个方向。一个是引入新能源发电形式来改善系统结构，在新结构下制定运行策略，将冷热电三联供系统和太阳能结合考虑，制定了系统的运行策略，并优化了不同策略下的设备容量；同时存在以沼气为原料的冷热电三联供系统，建立了多目标优化模型优化了设备容量及运行参数。另一个方向则是研究关键因素对配置结果的影响，从而找到经济性最好时的参数搭配，从不同负荷结构对冷热电三联供系统各设备最佳容量的影响，同时分析了能源价格等因素对冷热电三联供系统性能的影响。现阶段受自然资源分布限制，引入新能源发电形式具有一定的局限性。调节参数搭配能够提升的经济效益不高，因为实际参数受各种条件约束，难以达到理想配置情况。综上所述，在局域能源互联网中，现有的冷热电三联供系统的配置方法将难以满足实际运行时的需求。
技术实现思路
针对上述问题，一种局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置方法及系统。方法包括：步骤1：基于长短期记忆神经网络预测算法对于负荷进行预测，考虑负荷同时率及管网损耗，对负荷预测得到的数据进行处理；步骤2：以联供系统年费用最低为目标函数，建立优化配置的数学模型，并考虑负荷平衡约束、设备运行约束和安全稳定性约束；步骤3：利用禁忌搜索算法求解优化配置问题，计算相应的待用能源设备的耗资数值，并计算相同负荷条件下分供系统年费用，确定此负荷条件下容量配置方法的适用范围。系统包括依次相连的：负荷预测模块，联供系统的配置模块和结果输出模块；所述负荷预测模块结合园区局域能源互联网架构参数，基于长短期记忆神经网络预测算法对于负荷进行预测，考虑负荷同时率及管网损耗，对负荷预测得到的数据进行处理，作为后续系统配置及运行的基础；所述联供系统的配置模块计及园区局域能源互联网中各部分的影响因素，考虑联供系统运行的经济性和可靠性，求取联供系统的能源设备容量配置参数，计算待用能源设备的耗资数值；所述结果输出模块用以输出配置结果，并计算相同负荷条件下分供系统年费用，确定此负荷条件下容量配置方法的适用范围。所述能源设备容量配置参数包括：燃气轮机容量、吸收式制冷机容量、电制冷机容量、燃气锅炉容量、燃机波动电出力、燃气锅炉逐时热出力、燃气消耗量。所述考虑联供系统运行的经济性，包括：建立以联供系统年费用最低为目标函数的优化模型，包括设备购置折合年费、燃料消耗费用、年运行费用；年运行费用又包括年购电费和维护费用。所述考虑联供系统运行的可靠性，包括：所述优化模型的约束条件分为热负荷平衡约束、设备运行约束和安全稳定性约束；负荷平衡约束表现为联供系统逐时供能能力不小于负荷需求；设备运行约束包括设备性能约束和出力上下限约束；安全稳定性约束指联供系统和大电网联络线传输功率约束。按照不同的燃料价格和购电价格来计算经济最优模式下的年费用以及相同负荷条件下分供系统年费用，从而来确定经济最优模式的适用范围。所述模型的优化基于禁忌搜索算法。本专利技术的有益效果：本专利技术计及局域能源互联网情况对系统配置时参数的影响，构建了一种新型的冷热电三联供系统容量配置方法，对目标模型约束的优化基于禁忌搜索算法，相对于传统的单独的冷热电三联供系统往往采用的遗传算法或粒子群算法，避免了极易陷入局部最优的情况，对于遗传算法误差会相较于实际情况可达到16％，粒子群算法又过于依赖粒子群规模及其迭代次数，使得运算速度较为缓慢，禁忌搜索算法较好的避免这些缺陷。试验结果表明，本专利技术所构建的系统满足实际局域能源互联网运行时的需求；利用本专利技术所形成的容量配置方案、运行策略及负荷预测结果对于指导系统调度运行、获悉系统潜在风险、制定控制方案、保证系统安全稳定运行具有重要意义。附图说明图1为局域能源互联网中冷热电三联供系统的结构图图2为园区历史负荷数据图3为园区负荷预测结果图4为7月份典型日电出力图图5为7月份典型日热出力图图6为分供系统年成本图图7为本专利技术容量配置方法下联供系统年成本图图8为分供系统和本专利技术容量配置方法联产系统年成本对比图图9为分供系统结构原理图具体实施方式下面结合附图，对实施例作详细说明。图1是本专利技术提供的局域能源互联网中冷热电三联供系统的结构图，如图1所示，本专利技术提出的技术方案是一种局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置系统，所述系统包括负荷预测模块，联供系统的配置模块和结果输出模块；所述的负荷预测模块，其结合园区网络架构参数，基于长短期记忆神经网络预测算法对于负荷进行预测，考虑负荷同时率及管网损耗，对负荷预测得到的数据进行处理，作为后续系统配置及运行的基础。所述联供系统的配置模块计及园区局域能源互联网中各部分的影响因素，考虑联供系统运行的经济性和可靠性，求取联供系统的能源设备容量配置参数，计算待用能源设备的耗资数值。所述的结果输出模块用以输出配置结果，并计算相同负荷条件下分供系统年费用，确定此负荷条件下容量配置方法的适用范围。本专利技术提供的局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置方法包括：步骤1：基于长短期记忆神经网络预测算法对于负荷进行预测，考虑负荷同时率及管网损耗，对负荷预测得到的数据进行处理；步骤2：以系统年费用最低为目标函数，建立优化配置的数学模型，并考虑负荷平衡约束、设备运行约束和安全稳定性约束等条件；步骤3：利用禁忌搜索算法求解优化配置问题，计算相应的所述待用能源设备的耗资数值，并计算相同负荷条件下分供系统年费用，确定此负荷条件下容量配置方法的适用范围；本专利技术提供的局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置系统的基本原理为：1.负荷预测模块对于给定的园区，其负荷数据的变化是一个连续的过程，当前时刻的负荷与上一时刻的负荷之间并不是相互独立的，两者存在着很强的相关性。所以，每一时刻的负荷变化不仅依赖于当前时刻的输入特征,而且与过去的输入特征也有关。长短期记忆神经网络预测算法是改进循环神经网络(RecurrentNeuralNetworks，RNN)的计算单元，得到的一种改进的深度学习算法，对于处理时间序列相关的数据有良好的效果。长短期记忆神经网络预测算法在时刻t的输入数据为xt，输出值为ht，每个记忆单元含有3个控制门，即输入门it、输出门ot和遗忘门ft，其计算公式如下：ot＝σ(wo×[ht-1,ht]+bo)(1)ft＝σ(wt×[ht-1,xt]+bf)(2)it＝σ(wi×[ht-1,xt]+bi)(3)c't＝tanh(wc×[ht-1,xt]+bc)(4)ct＝ft×ct-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置方法，其特征在于，包括：步骤1：基于长短期记忆神经网络预测算法对于负荷进行预测，考虑负荷同时率及管网损耗，对负荷预测得到的数据进行处理；步骤2：以联供系统年费用最低为目标函数，建立优化配置的数学模型，并考虑负荷平衡约束、设备运行约束和安全稳定性约束；步骤3：利用禁忌搜索算法求解优化配置问题，计算相应的待用能源设备的耗资数值，并计算相同负荷条件下分供系统年费用，确定此负荷条件下容量配置方法的适用范围。

【技术特征摘要】
1.一种局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置方法，其特征在于，包括：步骤1：基于长短期记忆神经网络预测算法对于负荷进行预测，考虑负荷同时率及管网损耗，对负荷预测得到的数据进行处理；步骤2：以联供系统年费用最低为目标函数，建立优化配置的数学模型，并考虑负荷平衡约束、设备运行约束和安全稳定性约束；步骤3：利用禁忌搜索算法求解优化配置问题，计算相应的待用能源设备的耗资数值，并计算相同负荷条件下分供系统年费用，确定此负荷条件下容量配置方法的适用范围。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述能源设备容量配置参数包括：燃气轮机容量、吸收式制冷机容量、电制冷机容量、燃气锅炉容量、燃机波动电出力、燃气锅炉逐时热出力、燃气消耗量。3.一种局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置系统，其特征在于，包括依次相连的：负荷预测模块，联供系统的配置模块和结果输出模块；所述负荷预测模块结合园区局域能源互联网架构参数，基于长短期记忆神经网络预测算法对于负荷进行预测，考虑负荷同时率及管网损耗，对负荷预测得到的数据进行处理，作为后续系统配置及运行的基础；所述联供系统的配置模块计及园区局域能源互联网中各部分的影响因素，考虑联供系统运行的经济性和可靠性，求取联供系统的能源设备容量配...

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，周晓东，吴羽翀，王瑞峰，李智，张健，朱青，梁广平，
申请(专利权)人：华北电力大学，中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11