综合能源系统多阶段规划方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术适用于综合能源系统技术领域，提供了一种综合能源系统多阶段规划方法、装置及电子设备，所述方法包括：获取综合能源系统的规划周期；将规划周期划分为多个规划阶段；以综合能源系统在规划周期内的最小运营成本为目标、以各个规划阶段综合能源系统中各个型号设备的数量为决策变量，建立目标函数；其中，综合能源系统中包括多类设备，每类设备包括至少一种型号；建立目标函数的约束条件，并根据约束条件求解目标函数；基于目标函数的解对综合能源系统进行多阶段规划。本发明专利技术能够降低综合能源系统的整体运营成本。源系统的整体运营成本。源系统的整体运营成本。

【技术实现步骤摘要】
综合能源系统多阶段规划方法、装置及电子设备


[0001]本专利技术属于综合能源系统
，尤其涉及一种综合能源系统多阶段规划方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]随着国民经济的不断发展，人类对于各种能源的需求不断增加，能源危机与环境污染问题层出不穷，在这种背景下，综合能源系统应运而生。综合能源系统能够高效利用各类能源，实现能源协调互补，是现今能源互联网中最具应用前景与商业价值的运营模式之一。因此，研究综合能源系统的最优配置与运行优化策略对于促进能源互联网发展具有重要意义。
[0003]目前，综合能源系统在运营阶段的实际情况往往达不到规划阶段的设定目标，在运营前期会存在设备闲置的情况，而运营后期由于设备磨损会出现容量短缺等问题，提高了综合能源系统的整体运营成本。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种综合能源系统多阶段规划方法、装置及电子设备，以降低综合能源系统的整体运营成本。
[0005]本专利技术实施例的第一方面提供了一种综合能源系统多阶段规划方法，包括：
[0006]获取综合能源系统的规划周期；
[0007]将规划周期划分为多个规划阶段；
[0008]以综合能源系统在规划周期内的最小运营成本为目标、以各个规划阶段综合能源系统中各个型号设备的数量为决策变量，建立目标函数；其中，综合能源系统中包括多类设备，每类设备包括至少一种型号；
[0009]建立目标函数的约束条件，并根据约束条件求解目标函数；
[0010]基于目标函数的解对综合能源系统进行多阶段规划。
[0011]本专利技术实施例的第二方面提供了一种综合能源系统多阶段规划装置，包括：
[0012]获取模块，用于获取综合能源系统的规划周期；
[0013]第一处理模块，用于将规划周期划分为多个规划阶段；
[0014]第二处理模块，用于以综合能源系统在规划周期内的最小运营成本为目标、以各个规划阶段综合能源系统中各个型号设备的数量为决策变量，建立目标函数；其中，综合能源系统中包括多类设备，每类设备包括至少一种型号；以及建立目标函数的约束条件，并根据约束条件求解目标函数；
[0015]第三处理模块，用于基于目标函数的解对综合能源系统进行多阶段规划。
[0016]本专利技术实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述的综合能源系统多阶段规划方法的步骤。
[0017]本专利技术实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述的综合能源系统多阶段规划方法的步骤。
[0018]本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
[0019]本专利技术实施例通过将综合能源系统的规划周期划分为多个规划阶段，然后以综合能源系统在规划周期内的最小运营成本为目标、以各个规划阶段综合能源系统中各个型号设备的数量为决策变量建立目标函数，并建立约束条件进行求解，输出最优配置方案。多阶段的规划方式有效解决了综合能源系统前期设备闲置、后期设备老化容量短缺的问题，降低了综合能源系统的整体运营成本。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术实施例提供的一种综合能源系统的示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例提供的综合能源系统多阶段规划的示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例提供的综合能源系统设备类型的示意图；
[0024]图4是本专利技术实施例提供的综合能源系统多阶段规划的整体架构图；
[0025]图5是本专利技术实施例提供的综合能源系统多阶段规划方法的流程图；
[0026]图6是本专利技术实施例提供的综合能源系统优化结果对比图；
[0027]图7是本专利技术实施例提供的综合能源系统多阶段规划装置的结构图；
[0028]图8是本专利技术实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
[0029]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。
[0030]为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0031]综合能源系统优化配置是指根据区域资源实际情况，结合冷、热、电、气等负荷预测结果对系统的设备选型、容量配置、运行策略等进行优化计算，从而获得系统经济、能效等单个或多个目标的整体最优，一种典型综合能源系统架构如图1所示。然而，综合能源系统在规划设备容量配置的过程中往往会遇到各类问题，影响规划结果。在研究不断深入的过程中，业内众多学者提出了许多综合能源系统的优化建模方法，例如，引入节点流量平衡与热损平衡约束，建立考虑热网运行的多区域综合能源系统协同规划模型，这种方法的缺点是在研究过程中没有考虑到电力设备选型和电网运行约束，由于当前的终端用能环境主要还是以电能消费占据主体，忽视上述约束条件，就会对方案的经济性和系统运行的安全性造成不良影响。另外，许多工程上的实际经验表明，一些综合能源系统在运营阶段的实际
情况往往达不到规划阶段的设定目标，在运营前期会存在设备闲置的情况；运营后期会出现设备磨损、不能正常使用，容易造成容量短缺等问题，限制了综合能源系统经济性和供能水平。
[0032]为了解决上述问题，本专利技术建立考虑设备选型和多阶段规划的综合能源系统最优配置模型，该模型以项目的整体生命周期为基础来规划时间，考虑冷热电负荷变化和经济因素等条件影响。同时该模型对冷热电各类设备的约束进行归纳，形成约束完善的混合整数线性规划问题。基于多阶段规划基本架构，考虑上述约束，构建多阶段规划模型，绘制出多阶段规划流程图，输出各阶段最优配置方案，得出基于设备选型的综合能源系统多阶段规划优化方法。
[0033]首先从整体构思上，对本专利技术的优化方法进行说明。
[0034]参见图2所示，将规划阶段序列记为L＝[L1，L2，...L
i
...L
N
]，各规划阶段对应的已配置设备序列为F
set
＝[F
set1
，F
set2
，...F
seti
...F
setN
]，每年对应的优化运行方案序列为P＝[P1，P2，...P
i
...P
N
]。多阶段规划的总体思路如下：初期，在已配置设备F...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统多阶段规划方法，其特征在于，包括：获取综合能源系统的规划周期；将所述规划周期划分为多个规划阶段；以所述综合能源系统在所述规划周期内的最小运营成本为目标、以各个规划阶段所述综合能源系统中各个型号设备的数量为决策变量，建立目标函数；其中，所述综合能源系统中包括多类设备，每类设备包括至少一种型号；建立所述目标函数的约束条件，并根据所述约束条件求解所述目标函数；基于所述目标函数的解对所述综合能源系统进行多阶段规划。2.如权利要求1所述的综合能源系统多阶段规划方法，其特征在于，将所述规划周期划分为多个规划阶段，包括：获取所述综合能源系统所在区域的历史负荷数据，并根据所述历史负荷数据，预测所述区域在所述规划周期内的负荷增长速率；基于所述负荷增长速率，将所述规划周期划分为多个规划阶段。3.如权利要求1所述的综合能源系统多阶段规划方法，其特征在于，所述目标函数为：min C
total
＝C
I
+C
O
+C
M
式中，C
total
为所述综合能源系统在所述规划周期内的运营成本，C
I
为所述综合能源系统的投资费用，C
O
为所述综合能源系统在所述规划周期内的运行费用，C
M
为所述综合能源系统在所述规划周期内的维护费用。4.如权利要求3所述的综合能源系统多阶段规划方法，其特征在于，所述综合能源系统的投资费用C
I
由以下公式计算：所述综合能源系统在所述规划周期内的运行费用C
O
由以下公式计算：所述综合能源系统在所述规划周期内的维护成本C
M
由以下公式计算：上式中，C
B
为设备购置总费用；C
R
为设备总残值；T为规划阶段总数；r为折现率；k
St
为第t个规划阶段第一年与规划周期第一年之间的年数间隔；M为设备型号数量；c
I,j
为第j个设备的投资费用；Q
tj
为第j个设备在第t个规划阶段的容量或数量；U为能源形式总数；为第k年第u种能源形式在第t个规划阶段的购买价格；表示第k年第u种能源形式在第t个规划阶段的购买功率值；n为规划周期的总年数；c
M,j
表示第j个设备的单位功率可变维护成本；表示第k年第j个设备在第t个规划阶段的输出功率值。
5.如权利要求4所述的综合能源系统多阶段规划方法，其特征在于，根据各类设备的安装容量是否连续，各类设备分为离散设备和连续设备；相应的，建立所述目标函数的约束条件包括：对于所述综合能源系统中的离散设备，建立离散设备约束：y
i，j，k
(t)＝α
i，j
x
i，j，k
(t)+b
i，j
δ
i，j，k
(t)(t)式中，n
i,j,k
为第i类第j型号的离散设备在第k年的安装台数；γ
i,j,k
为0或1，表示第i类第j型号的离散设备在第k年是否安装；N
i,j,k
为第i类第j型号的离散设备在第k年的最小安装台数；为第i类第j型号的离散设备在第k年的最大安装台数；a
i,j
、b
i,j
分别为第i类第j型号的离散设备对应的性能系数的一次项和常数项；x
i,j,k
(t)、y
i,j,k
(t)分别为第i类第j型号的离散设备在第k年规划阶段t的输入功率和输出功率；x
i，j

【专利技术属性】
技术研发人员：魏孟举，杨洋，胡梦锦，刘钊，赵贤龙，王永利，刘振，栗亦博，周泯含，马阳，
申请(专利权)人：国家电网有限公司华北电力大学，
类型：发明
国别省市：