一种适用于多目标优化场景的综合能源系统运行调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于多目标优化场景的综合能源系统运行调度方法，根据冷热电综合能源系统的运行方式，建立多目标下的冷热电综合能源系统优化运行模型，根据模型特点提出基于改进NSGA‑II的多目标分层递进并行算法，在非支配层排序算法和改变收敛判定条件引入目标达到法进行加速收敛方面进行改进，根据算法特点设计并行计算方案，在兼顾算法搜索解的多样性的前提下加快了模型求解的收敛速度，求出的调度策略解集可以为用户不同需求而选择最优运行方案的决策提供依据，提供实现冷热电综合能源系统的多目标联合优化运行的思路和方法。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于多目标优化场景的综合能源系统运行调度方法
本专利技术涉及冷热电综合能源系统运行调度技术，尤其涉及一种适用于多目标优化场景的综合能源系统运行调度方法。
技术介绍
在国家推动能源生产和消费革命、加大节能减排力度和防治雾霾的新形势下，提升能源利用效率，减少污染物排放已经成为政府、企业与民众的共识。冷热电综合能源系统包含冷、热、电和气四种能源形式，利用物联网技术和信息技术对区域内的所有供能设备统一整合并实施调度，以达到对区域冷热电负荷进行优化供能，提升能源利用效率的效果。冷热电综合能源系统以其高效的能源利用效率，灵活可靠的能源供应模式成为了实现能源生产和消费转型、提升能源综合利用效率和解决能源环境问题的重要手段。目前在冷热电综合能源系统优化运行调度的研究方面，国内外主要集中在对冷热电综合能源系统的经济性研究上，研究的主体内容比较收敛，不同的研究主要体现在不同的系统架构，不同的系统供能和储能设备配置，不同的系统约束条件和对根据模型特性选取算法的改进几个方面。冷热电综合能源系统的优化调度目标不只有经济性一种，近年来，多位学者将环保因素考虑进系统的日前调度模型，如在系统的优化目标函数中加入污染气体排放惩罚函数，综合考虑冷热电综合能源系统的运行费用和整体污染物排放等因素建立多目标机会规划模型，并采用基于局部和全局记忆体的改进粒子群算法对优化模型进行求解；或将温室气体排放和污染物排放成本纳入系统的运行成本函数，建立以冷热电综合能源系统综合运行成本最低为目标函数的多目标优化模型，使用粒子群优化算法对上述模型进行求解等。这些研究的共同特点是在进行冷热电综合能源系统多目标优化运行研究的过程中，将着眼点集中在多个目标的选取上，将优化目标概括为经济类，能效提升类和环保类等几方面的目标，而处理方法则包括将多个优化目标转换为单个优化目标然后进行优化和直接应用智能多目标算法进行优化两大类。当采用智能多目标算法进行求解时，求解的过程通常较为冗长，难以融入实际的工程应用中；而采用直接转换为单目标的算法则存在搜索到解的多样性不足，容易陷入局部最优无法得到帕列托最优解。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种适用于多目标优化场景的综合能源系统运行调度方法，考虑冷热电综合能源系统优化运行在降低系统运行费用以及控制污染物排放方面的重要意义，在冷热电综合能源系统日前经济优化调度的基础上结合考虑冷热电综合能源系统的环保性目标，建立多目标下的冷热电综合能源系统优化运行模型；并根据模型特点提出了基于改进NSGA-II的多目标分层递进并行算法，该算法在非支配层排序算法和改变收敛判定条件引入目标达到法进行加速收敛方面进行了改进，并根据算法特点设计并行计算方案，在兼顾算法搜索解的多样性的前提下加快了模型求解的收敛速度；本专利技术所提冷热电综合能源系统多目标优化运行调度方法在搜寻调度策略的多样性、迭代时间、收敛性等多方面均具有较好的效果，在实际工程应用中，可以根据用户不同需求选择最优运行方案，提供了实现冷热电综合能源系统多目标联合优化运行的思路和方法。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种适用于多目标优化场景的综合能源系统运行调度方法，相对于现有技术主要从以下几个方面进行改进：①建立冷热电综合能源系统多维度优化运行目标函数；②确立冷热电综合能源系统多维度优化运行约束条件；③采用分层递进并行NSGA-Ⅱ算法对优化模型进行求解。下面分别就这几个部分进行具体说明。一、建立冷热电综合能源系统多维度优化运行目标函数目前的冷热电综合能源系统优化运行模型仅考虑系统运行的经济性指标，而我们的方案还考虑了系统运行的环保性指标(排放指标)。1.1系统运行的经济性指标系统运行的经济性指标为日运行成本最低，主要包括系统燃料费用、与电网交互的功率费用和系统运行维护费用3个方面，其目标函数为：f1＝minKTotal＝min(KFuel+KGrid+KMaintain)(1)式中：f1为系统运行的经济性指标，KTotal为系统的日运行综合费用，KFuel、KGrid和KMaintain分别为系统的燃料费、与电网交互的功率费和运行维护费。式中：为t时段的逐时气价；fCHPi为微型燃气轮机i的耗能特性曲线函数，为微型燃气轮机i的电功率输出，nCHP为系统中包含的微型燃气轮机总量；为燃气锅炉i在t时段的耗能，nGB为系统中包含的燃气锅炉总量。式中：为t时段的逐时电价；为系统在t时段与电网交互的电量。式中：pmEB为余热锅炉的单位功率运行维护成本，为t时段余热锅炉的制热功率；pmAC为吸收式制冷机的单位功率运行维护成本，为t时段吸收式制冷机的制冷功率；pmEC为压缩式电制冷机的单位功率运行维护成本，为t时段压缩式电制冷机的运行功率；pmstor泛指储能设备的单位功率运行维护成本，和泛指t时段三类储能设备的充放能功率；pmAir为空调系统的单位功率运行维护成本，为t时段空调系统运行功率；pmCHPi为微型燃气轮机i的单位功率运行维护成本，为t时段微型燃气轮机i的电功率输出；pmdistrii为分布式发电设备i的单位功率运行维护成本，为分布式发电设备i的出力，ndistri为系统中包含的分布式发电设备总量；pmGBi为燃气锅炉i的单位功率运行维护成本，为燃气锅炉i的制热功率。1.2系统运行的环保性指标系统的环保性目标为日运行总污染物排放量最低，主要包括系统氮化物、碳化物和硫化物的排放量3个方面，其目标函数为：f2＝min(PGTotal)＝min(δ1×PGC+δ2×PGS+δ3×PGN)(5)式中：f2为系统运行的环保性指标，PGTotal为系统的日运行污染物排放总量，PGC、PGS和PGN分别为系统的日碳、日硫化物和日氮化物排放量，δ1、δ2和δ3分别为碳排放、硫化物排放和氮化物排放的权重系数。式中：和分别为分布式发电系统i向公共电网购买的电能的碳、硫化物和氮化物排放量，和分别为分布式发电系统i的微型燃气轮机的碳、硫化物和氮化物排放量，和分别为分布式发电系统i的燃气锅炉的碳、硫化物和氮化物排放量；n为系统中包含的分布式发电系统总量，Δt为调度系统的调度间隔。二、确立冷热电综合能源系统多维度优化运行约束条件冷热电综合能源系统联合多目标运行需满足三类约束条件，分别为系统运行约束、环境排放约束和经济性约束。2.1系统运行约束冷热电综合能源系统的系统运行约束条件包括电功率平衡约束、冷热功率供给约束、设备容量约束、设备运行约束等。式中：为t时段的蓄电池功率，为t时段的负荷值，为t时段的用户空调功率。式中：为t时段微型燃气轮机i通过余热锅炉回收的热值；为燃气锅炉i在t时段的产热值，COPcond为空调设备的能效系数，和分别为t时段系统的逐时空间热负荷和热水负荷。式中：为t时段微型燃气轮机i通过吸收式制冷机组制造的冷量，为t时段电制冷机产生的冷水值，和分别是t时段冷储能设备的功率输入和输出，EERcond为空调设备的制冷能效比，和分别为冷热电综合能源系统的逐时空间冷负荷和冷冻制冷负荷。式中：为t时段储热(冷)设备的荷热状态；上标t表示t时段，上标min和max表示下限值和上限值。2.2环境排放约束冷热电综合能源系统在运行的过程中需要将整个系统的污染物排放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于多目标优化场景的综合能源系统运行调度方法，其特征在于：根据冷热电综合能源系统的运行方式，建立多目标下的冷热电综合能源系统优化运行模型，不仅考虑系统运行的经济性指标，还考虑系统运行的环保性指标，环保性指标的目标函数为：f＝min(PGTotal)＝min(δ1×PGC+δ2×PGS+δ3×PGN)其中：f为系统运行的环保性指标，PGTotal为系统的日运行污染物排放总量，PGC、PGS和PGN分别为系统的日碳、日硫化物和日氮化物排放量，δ1、δ2和δ3分别为碳排放、硫化物排放和氮化物排放的权重系数。

【技术特征摘要】
1.一种适用于多目标优化场景的综合能源系统运行调度方法，其特征在于：根据冷热电综合能源系统的运行方式，建立多目标下的冷热电综合能源系统优化运行模型，不仅考虑系统运行的经济性指标，还考虑系统运行的环保性指标，环保性指标的目标函数为：f＝min(PGTotal)＝min(δ1×PGC+δ2×PGS+δ3×PGN)其中：f为系统运行的环保性指标，PGTotal为系统的日运行污染物排放总量，PGC、PGS和PGN分别为系统的日碳、日硫化物和日氮化物排放量，δ1、δ2和δ3分别为碳排放、硫化物排放和氮化物排放的权重系数。2.根据权利要求1所述的适用于多目标优化场景的综合能源系统运行调度方法，其特征在于：针对环保性指标的目标函数的约束条件包括区域内的污染物总排放约束和各类污染物的逐时排放约束，则约束条件具体为：区域内的总碳排放约束：0≤PGC≤PGCmax区域内的总硫排放约束：0≤PGS≤PGSmax区域内的总氮排放约束：0≤PGN≤PGNmax区域内的逐时刻碳排放约束：区域内的逐时刻碳排放约束：区域内的逐时刻碳排放约束：其中：n为系统中包含的分布式发电系统总量，PGCmax、PGSmax和PGNmax分别为系统的日碳、日硫化物和日氮化物排放量上限，和分别为t时段系统的碳、硫化物和氮化物排放量上限，和分别为分布式发电系统i向公共电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾艾东，郝思鹏，孟高军，陈光宇，董亮，刘思亦，周宇，黄堃，吴清，蔡欣灵，张前，刘磊，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32