一种综合能源系统实时运行策略优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种综合能源系统实时运行策略优化方法及系统，其中优化方法包括以下步骤：建立基于改进脉冲神经网络的多元负荷联合预测模型，得出电预测负荷、冷预测负荷和热预测负荷；建立多维度综合能源系统评价体系；以电预测负荷、冷预测负荷和热预测负荷为负荷需求，根据多维度综合能源系统评价体系确定优化目标函数，利用两阶段合作协同进化算法对综合能源系统内各机组的逐时出力进行优化求解，得出综合能源系统的实时运行策略；本发明专利技术利用多种优化方法进行协同优化能更快速、准确地得到综合能源系统最优的运行策略。综合能源系统最优的运行策略。综合能源系统最优的运行策略。

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源系统实时运行策略优化方法及系统


[0001]本专利技术属于综合能源系统运行策略优化
，特别涉及一种综合能源系统实时运行策略优化方法及系统。

技术介绍

[0002]综合能源系统作为新一代能源系统的重要组成，集成了多种形式的供能、能量转换和储能设备，在源、网、荷等不同环节实现了不同类型能源的耦合，梯级利用能源，从而提升能源效率。
[0003]良好且可靠的运行策略是保证综合能源系统整体效率和性能的关键，由于电、冷、热负荷随时间不断变化且变化具有不同步性，综合能源系统不宜采用单一的运行策略，运行策略应实时优化调整，与负荷需求更好的协调。因此，准确的负荷预测是进行综合能源系统运行策略优化的首要前提，目前已有的单一负荷预测方法大多数是基于传统机器学习算法和深度学习算法，传统机器学习算法具有高效的特点，深度学习算法的预测准确性更高，目前的预测方法难以兼顾高效性和准确性。此外，单一负荷预测方法无法应对不同类型负荷间的复杂耦合关系。
[0004]在综合能源系统运行策略优化中，目标函数和优化方法是影响运行策略优化的重要因素，目前的目标函数更多考虑系统的经济效益、环境效益，基于可靠性的目标函数较少，且难以兼顾快速性。目标函数中考虑的性能指标越全面，得出的运行策略越能均衡综合能源系统的各方面效益。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种综合能源系统实时运行策略优化方法及系统，利用多种优化方法进行协同优化能更快速、准确地得到最优的运行策略，为综合能源系统的实时运行服务。r/>[0006]一种综合能源系统实时运行策略优化方法，包括以下步骤：
[0007]建立基于改进脉冲神经网络的多元负荷联合预测模型，得出电预测负荷、冷预测负荷和热预测负荷；
[0008]建立多维度综合能源系统评价体系；
[0009]以电预测负荷、冷预测负荷和热预测负荷为负荷需求，根据多维度综合能源系统评价体系确定优化目标函数，利用两阶段合作协同进化算法对综合能源系统内各机组的逐时出力进行优化求解，得出综合能源系统的实时运行策略。
[0010]进一步的，建立基于改进脉冲神经网络的多元负荷联合预测模型，得出电预测负荷、冷预测负荷和热预测负荷，具体如下：
[0011]S11：收集区域t时刻前一定时间段内的湿度、温度、降雨量、光照强度和风速数据；
[0012]收集区域t时刻前一定时间段内的综合能源系统电负荷、冷负荷和热负荷数据；
[0013]S12：将湿度、温度、降雨量、光照强度、风速和历史的电负荷、热负荷、冷负荷作为
训练输入数据；
[0014]将电负荷、热负荷、冷负荷作为训练输出数据；
[0015]通过脉冲时间编码方式对训练输入和输出数据进行编码；
[0016]S13：建立结合门控循环单元的脉冲神经网络模型，并通过编码后的训练数据进行训练；
[0017]S14：以t时刻的湿度、温度、降雨量、光照强度、风速和t－1时刻电、热、冷负荷输入到训练完成的改进脉冲神经网络中，得出t时刻电、热、冷负荷L
e,t
、L
h,t
、L
c,t
。
[0018]进一步的，建立多维度综合能源系统评价体系，包括以下步骤：
[0019]计算系统t时刻周期内运行成本P
oc,t
；
[0020]计算系统t时刻周期内能源总利用率η
t
；
[0021]计算系统t时刻周期内减排量
△
E
t
；
[0022]计算系统t时刻的供能能力S
t
。
[0023]进一步的，计算系统t时刻周期内运行成本P
oc,t
，具体如下：
[0024]P
oc,t
＝C
e,t
E
b,t
+C
g,t
G
b,t
[0025]式中，C
e,t
和C
g,t
分别为t时刻的实时电价和天然气价，E
b,t
和G
b,t
分别为t时刻周期内电能和天然气的购买量。
[0026]进一步的，计算系统t时刻周期内能源总利用率η
t
，具体如下：
[0027][0028]式中，E
o,t
、H
o,t
和C
o,t
分别为周期内系统输出电量、热量、冷量，E
b,t
和G
b,t
分别为t时刻周期内电能和天然气的购买量。
[0029]进一步的，计算系统t时刻周期内减排量
△
E
t
，具体如下：
[0030]△
E
t
＝E
tps,t
‑
E
ies,t
[0031]式中，E
tps,t
和E
ies,t
分别为传统分产系统和综合能源系统的空气污染物排放量。
[0032]进一步的，计算系统t时刻的供能能力S
t
，具体如下：
[0033]S
t
＝μ
e
Q
e,t
+μ
h
Q
h,t
+μ
c
Q
c,t
[0034]式中，μ
e
,μ
c
和μ
h
分别为电、冷、热能的供给重要程度，在本实施例中电、冷、热能供给重要程度相等，均为三分之一；Q
e,t
、Q
c,t
、Q
h,t
分别当电、冷、热输出电量，当电、冷、热输出电量大于等于电、冷、热负荷时为1，否则为0。
[0035]进一步的，以电、冷、热预测负荷为负荷需求，根据多维度综合能源系统评价指标确定优化目标函数，利用两阶段合作协同进化算法对系统内各机组的逐时出力进行优化求解，得出综合能源系统的实时运行策略，具体包括以下步骤：
[0036]S31：对多维度综合能源系统评价体系中的各个评价指标加权得出综合能源系统的目标函数J
t
，以J
t
为目标函数，将得出的电、冷、热t时刻的预测负荷L
e,t
、L
h,t
、L
c,t
作为基础条件，光伏出力取预测出力PV
t
，对t时刻燃气轮机、余热锅炉、补燃锅炉、电网、储能电池的出力进行寻优求解；
[0037]S32：利用Copula分布估计算法进行第一阶段的寻优；
[0038]S33：在第一阶段寻优结果的基础上，利用差分进化算法和遗传算法进行第二阶段的协同优化；
[0039]S34：对得出的全局最优解进行解码，得出t时刻参与优化各机组的出力。
[0040本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统实时运行策略优化方法，其特征在于，包括以下步骤：建立基于改进脉冲神经网络的多元负荷联合预测模型，得出电预测负荷、冷预测负荷和热预测负荷；建立多维度综合能源系统评价体系；以电预测负荷、冷预测负荷和热预测负荷为负荷需求，根据多维度综合能源系统评价体系确定优化目标函数，利用两阶段合作协同进化算法对综合能源系统内各机组的逐时出力进行优化求解，得出综合能源系统的实时运行策略。2.根据权利要求1所述的综合能源系统实时运行策略优化方法，其特征在于，建立基于改进脉冲神经网络的多元负荷联合预测模型，得出电预测负荷、冷预测负荷和热预测负荷，具体如下：S11：收集区域t时刻前一定时间段内的湿度、温度、降雨量、光照强度和风速数据；收集区域t时刻前一定时间段内的综合能源系统电负荷、冷负荷和热负荷数据；S12：将湿度、温度、降雨量、光照强度、风速和历史的电负荷、热负荷、冷负荷作为训练输入数据；将电负荷、热负荷、冷负荷作为训练输出数据；通过脉冲时间编码方式对训练输入和输出数据进行编码；S13：建立结合门控循环单元的脉冲神经网络模型，并通过编码后的训练数据进行训练；S14：以t时刻的湿度、温度、降雨量、光照强度、风速和t－1时刻电、热、冷负荷输入到训练完成的改进脉冲神经网络中，得出t时刻电、热、冷负荷L
e,t
、L
h,t
、L
c,t
。3.根据权利要求1所述的综合能源系统实时运行策略优化方法，其特征在于，建立多维度综合能源系统评价体系，包括以下步骤：计算系统t时刻周期内运行成本P
oc,t
；计算系统t时刻周期内能源总利用率η
t
；计算系统t时刻周期内减排量
△
E
t
；计算系统t时刻的供能能力S
t
。4.根据权利要求3所述的综合能源系统实时运行策略优化方法，其特征在于，计算系统t时刻周期内运行成本P
oc,t
，具体如下：P
oc,t
＝C
e,t
E
b,t
+C
g,t
G
b,t
式中，C
e,t
和C
g,t
分别为t时刻的实时电价和天然气价，E
b,t
和G
b,t
分别为t时刻周期内电能和天然气的购买量。5.根据权利要求3所述的综合能源系统实时运行策略优化方法，其特征在于，计算系统t时刻周期内能源总利用率η
t
，具体如下：式中，E
o,t
、H
o,t
和C
o,t
分别为周期内系统输出电量、热量、冷量，E
b,t
和G
b,t
分别为t时刻周期内电能和天然气的购买量。6.根据权利要求3所述的综合能源系统实时运行策略优化方法，其特征在于，
计算系统t时刻周期内减排量
△
E
t
，具体如下：
△
E
t
＝E
tps,t
‑
E
ies,t
式中，E
tps,t
和E
ies,t
分别为传统分产系统和综合能源系统的空气污染物排放量。7.根据权利要求3所述的综合能源系统实时运行策略优化方法，其特征在于，计算系统t时刻的供能能力S
t
，具体如下：S
t
＝μ
e
Q
e,t
+μ
h
Q
h,t
+μ
c
Q
c,t
式中，μ
e
,μ
c
和μ
h
分别为电、冷、热能的供给重要程度，在本实施例中电、冷、热能供给重要程度相等，均为三分之一；Q
e,t
、Q
c,t
、Q
h,t
分别当电、冷、热输出电量，当电、冷、热输出电量大于等于电、冷、热负荷时为1，否则为0。8.据权利要求1所述的综合能源系统实时运行策略优化方法，其特征在于，以电、冷、热预测负荷为负荷需求，根据多维度综合能源系统评价指标确定优化目标函数，利用两阶段合作协同进化算法对系统内各机组的逐时出力进行优化求解，得出综合能源系统的实时运行策略，具体包括以下步骤：S31：对多维度综合能...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑亚锋，魏振华，高宇峰，董润楠，但伟，屠学伟，王春雨，桑士杰，
申请(专利权)人：国核电力规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：