【技术实现步骤摘要】
一种适用于高铁站综合能源系统的多目标规划方法
本专利技术涉及高铁站综合能源系统规划与运行
，尤其涉及一种适用于高铁站综合能源系统的多目标规划方法。
技术介绍
随着可再生能源的接入、主动式负荷(如电动汽车等)的灵活使用，以及大规模区域互联，电网已经演进成为了巨维数的典型动态大系统。而电力系统与燃气系统、热力系统耦合日渐紧密，必将形成以电为核心的综合能源系统。综合能源系统在满足系统内多元化用能需求的同时，也能够有效提升能源利用效率、促进能源可持续发展。而高铁站作为新的交通枢纽，加大了各城市间的联系，加快区域经济融合，不仅促进了当地经济的发展也带动了制造业的转型升级。在能源互联网的大背景下，高铁站需充分发挥综合能源系统的优势，同时能够适应未来的标准，形成一个绿色低碳、安全高效、智慧友好的能源系统。在分布式综合能源系统的建立过程中，需要针对具体地区具体分析，合理分析智能客运站所在地的自然资源的特性及其用能需求，合理规划能源系统结构；并需充分考虑高铁客运站自身的运行特性，优化控制策略，提高能源利用效率，实现客运站的高效、清洁、智能运行。规划设计是高铁站综合能源系统的重要技术之一，直接关系到系统的经济性、环保性和可靠性。在高铁站供能系统规划设计过程中，需要考虑灵活多变的设备组合方案以及运行控制策略，传统的确定性优化方法已不再适用于高铁站供能系统的容量规划。合理的高铁站容量规划可以延缓传统能源供应系统的建设，提高系统能源供应的合理可靠性。然而，现有针对高铁站系统容量规划研究还不是很深入，大多数综合能源系统规划研究主要针对微电...
【技术保护点】
1.一种适用于高铁站综合能源系统的多目标规划方法，其特征在于，包括：/nS1、基于高铁站供能形式与用能特点，评估高铁站内负荷需求并考虑电热系统时间尺度差异，利用负荷预测模型和能源出力概率模型生成高铁站综合能源系统模拟时序曲线；/nS2、基于高铁站综合能源系统模拟时序曲线和建筑物空腔储热特性建立高铁站综合能源系统双层多目标规划模型以获取规划方案，再利用可靠性校验模型对规划方案进行可靠性评估，通过所述双层多目标规划模型与可靠性校验模型之间不断反馈，直到选择出满足多个目标最优的规划方案，其中，所述双层多目标规划模型包括规划层模型和运行层模型，所述规划层模型用于求解系统中各设备容量的优化配置方案，所述运行层模型用于运行配置方案并将运行结果会反馈给规划层模型，规划层模型和运行层模之间不断地反馈传递从而获取规划方案。/n
【技术特征摘要】
20200309 CN 202010158096X1.一种适用于高铁站综合能源系统的多目标规划方法，其特征在于，包括：
S1、基于高铁站供能形式与用能特点，评估高铁站内负荷需求并考虑电热系统时间尺度差异，利用负荷预测模型和能源出力概率模型生成高铁站综合能源系统模拟时序曲线；
S2、基于高铁站综合能源系统模拟时序曲线和建筑物空腔储热特性建立高铁站综合能源系统双层多目标规划模型以获取规划方案，再利用可靠性校验模型对规划方案进行可靠性评估，通过所述双层多目标规划模型与可靠性校验模型之间不断反馈，直到选择出满足多个目标最优的规划方案，其中，所述双层多目标规划模型包括规划层模型和运行层模型，所述规划层模型用于求解系统中各设备容量的优化配置方案，所述运行层模型用于运行配置方案并将运行结果会反馈给规划层模型，规划层模型和运行层模之间不断地反馈传递从而获取规划方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：
S21、以能量平衡约束和能量网络传输功率约束为规划层的约束条件，以年度总费用最小为目标函数，建立高铁站综合能源系统规划层模型，所述规划层模型采用多目标粒子群优化算法对高铁站综合能源系统规划层模型进行优化求解，设定阈值，选择多组最优解对应的高铁站综合能源系统中各类设备容量的优化配置方案；
S22、以功率约束、储能约束、供能可靠性约束和建筑物空腔储能特性约束为优化运行的约束条件，以年度运行维护费用最小为目标函数，建立高铁站综合能源系统运行层模型，所述运行层模型对多组最优解对应的高铁站综合能源系统中各类设备容量的优化配置方案进行优化运行，利用混合整数线性规划求解系统的优化运行问题，得到高铁站综合能源系统的多组运行输出结果；
S23、进行容量选择，对所述多组运行输出结果进行环保性与经济性对比分析；
S24、将得到的分析结果反馈到步骤S21中的规划层模型，对高铁站综合能源系统中各设备的容量优化进行重新选择和优化，以获取规划方案；
S25、利用可靠性校验模型判断规划方案的可靠性指标是否满足标准，并将结果基于可靠性边际成本反馈至多目标优化模型，重复步骤S21-S24，不断迭代，直到选择出满足环保性、经济性与可靠性的容量配置方案作为高铁站综合能源系统的最优规划方案。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建筑物空腔储热特性包括：建筑物空腔热平衡、建筑物空腔热损耗；
所述建筑物空腔热平衡方程：
基于建筑物空腔的热储能特性，根据能量守恒得到建筑物的热平衡方程；
式中，ΔQ为建筑物内热量的变化值，ρ为空气密度，C为空气比热容，V为建筑物内空气容量，Ti为温度，τ为间隔时间，式(1)表明，建筑物内温度变化速率与空气质量以及空气比热容的乘积等于建筑物内热量的变化值；
所述建筑物空腔热损耗方程：
Qloss＝Kwall×Fwall×(Tout-Tin)+Kwin×Fwin×(Tout-Tin)+I×Fwin×S(2)
式中，Qloss为建筑物的热量损耗；右边第一项(Kwall×Fwall×(Tout-Tin))为建筑物墙外与墙内传递的热量，Kwall为外墙的传热系数，(Tout-Tin)为墙内外温差，Fwall为建筑墙的面积；第二项(Kwin×Fwin×(Tout-Tin))为通过建筑窗与室外传递的热量，Fwin为建筑窗的面积；第三项(I×Fwin×S)为建筑物从太阳辐射吸收的热量，I为辐射功率，S为遮阳系数，其取值与是否有遮阳板以及其材质有关，Qh为室内制热设备的功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2中利用可靠性校验模型对规划方案进行可靠性评估包括：
可靠性校验方程：
EENS＝∑S∈ΩP(s)×L(s)(3)
式中，EENS为期望能量削减量，Ω为高铁站内综合能源系统全部失效状态的集合；P(s)为状态s的概率，L(s)为状态s的最优负荷削减量。
可靠性边际成本RMC为：
式中，R为系统可靠性，i为第i个设备，Call为年综合成本，Pi，R为系统设备容量，与可通过影子价格理论求解。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S21中所述年度总费用为设备初始投资成本年费用、环境年费用和年度运行维护费用之和，目标函数为：
minfup＝Cinv+Cev+Crun(5)
式中，fup为年度总成本；Cinv为设备初始投资成本；Cev为环境年费用；Crun年度运行维护费用。
所述规划层模型包括：经济目标模型和考虑阶梯环境交易的环境目标模型，所述经济目标模型为：
式中，Cinf为设备初始投资年等值成本；Cj为第j种设备的单位容量初始单位造价；Pcap，j为第j种设备的额定功率；R为资金年回收率；r为折现率；n为使用寿命周期，单位：年；
所述考虑阶梯式环境交易的环境目标模型为：
式中：Cev为环境成本；Pk(t)为排放源k当时的功率；为单位发电量排放源k的污染物j的排放量；θj为污...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小君，杨斌，张广平，和敬涵，张放，孙庆凯，张义志，付建民，薛海龙，常士锋，牛雪锋，
申请(专利权)人：北京交通大学，中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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